Уравнение α/N=A exp[B/(E/N)] соответствует процессам ионизации, происходящим в электроположительных газах, таких как He, Ar, Ne, H₂, N₂. В газах, в состав молекулы которых входят атомы кислорода, фтора и ряда других, при столкновении электрона с молекулой или атомом может происходить процесс захвата электрона с образованием отрицательного иона.
e + M → M^— + 2e.

Устойчивость образовавшихся отрицательных ионов зависит от энергии сродства атома или молекулы к электрону W_п, то есть от энергии, выделяющейся при захвате электрона. Эта энергия должна быть положительной, то есть должна выделяться. Такие газы называются электроотрицательными, а процесс образования отрицательного иона при столкновении электрона с молекулой, — процессом прилипания, характеризуемым коэффициентом η, равным числу прилипаний, происходящих на пути в 1 см вдоль поля. Как и для α, для коэффициента прилипания существует зависимость η/р = f(Е/р) или η/n = f(Е/n).

Зависимости коэффициентов ионизации и прилипания и эффективного коэффициента ионизации в воздухе от E/n

Если часть свободных электронов прилипает к молекулам газа, то число электронов, способных продолжать ударную ионизацию, сокращается, что учитывается введением так называемого эффективного коэффициента ионизации α_эфф = α — η. На рисунке приведена зависимость α_эфф/n = f(E/n) для воздуха. Значения α_эфф/n становятся положительными после некоторого порога при котором число ионизаций равно числу прилипаний. Для воздуха это пороговой значение приведенной напряженности равно примерно E/n = 1,2×10^-15 В×см², что для атмосферного давления составляет Е = 24,5 кВ×см.

Особенностью отрицательных ионов является их нестабильность в сильных электрических полях, когда при столкновениях с электронами, ионами и даже нейтральными молекулами происходит отрыв электрона от отрицательного иона с образованием нейтральной молекулы и свободного электрона, так как в этом случае сообщаемая отрицательному иону энергия превышает энергию сродства. Для воздуха порогом распада отрицательных ионов можно считать напряженность поля, превышающую 30 кВ/см.

Комментарии запрещены.