كتب physical mechanism
اذا لم تجد ما تبحث عنه يمكنك استخدام كلمات أكثر دقة.
الآلية الفيزيائية (معلومة)
المسار الحر الوسطي لجزيء ما في الغاز هو القيمة الوسطية للمسار الذي يقطعه جسيم (ذرة، فوتون، إلكترون،...) بين تصادمين متتاليين. وتتناسب هذه القيمة تناسبًا عكسيًا مع ضغط الغاز. يساوي المسار الحر الوسطي للجزيئات في الهواء عند 1 بار نحو 96 نانومتر. قيمة المسار الحر الوسطي للإلكترونات أطول بنحو 5.6 مرة أو 0.5 ميكرومتر لأن الإلكترونات أصغر بكثير، وهو الكسر مهم لفجوة 7.5 ميكرومتر بين الأقطاب الكهربائية لحدوث جهد التفريغ الشراري.
إذا كان الإلكترون في مجال كهربائي يبلغ 43 ميغا فولت/متر؛ فسيُسرَّع ويكتسب 21.5 إلكترون فولت من الطاقة في 0.5 ميكرومتر من المسار الذي يقطعه باتجاه المجال. إن طاقة التأين الأولى اللازمة لنزع إلكترون من جزيء النيتروجين تبلغ نحو 15.6 إلكترون فولت. سيكتسب الإلكترون المتسارع طاقة أكثر من كافية لتأيين جزيء النيتروجين، وسيُسرَّع هذا الإلكترون المحرّر ما سيؤدي إلى تصادم آخر، ثم يؤدي هذا التفاعل التسلسلي إلى انهيار في الجهد ويحدث قوس شراري من سلسلة الإلكترونات المتحررة هذه.
تحدث المزيد من التصادمات في مسار الإلكترون بين الأقطاب في الغاز ذو الضغط العالي. عندما يكون حاصل ضرب الفجوة بالضغط مرتفعًا؛ سوف يصطدم الإلكترون بالعديد من جزيئات الغاز المختلفة أثناء انتقاله من المهبط إلى المصعد. كل التصادمات تُعشوئ اتجاه الإلكترون، لذلك لا يُسرَّع الإلكترون دائمًا بواسطة المجال الكهربائي - في بعض الأحيان ينتقل إلى المهبط ويتباطأ بفعل المجال. تقلل التصادمات طاقة الإلكترون وتجعل من الصعب عليها تأيين جزيء، تتطلب خسائر الطاقة الناتجة عن عدد أكبر من التصادمات فولتية أكبر للإلكترونات لتكديس طاقة كافية لتأيين الكثير من جزيئات الغاز، وهو أمر مطلوب لإنتاج انهيار في الجهد.
وعندما يكون حاصل ضرب الفجوة بالضغط (pd) صغيرًا؛ يمكن أن يصبح المسار الحر الوسطي للإلكترون طويلًا مقارنة بالفجوة بين الأقطاب الكهربائية، قد تكتسب الإلكترونات في هذه الحالة الكثير من الطاقة، ولكن لديها عدد أقل من التصادمات المؤينة، وبالتالي يلزم وجود جهد أكبر لضمان تأين جزيئات غاز كافية لبدء الانهيار.
