グロー放電 グロー放電の概要

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グロー放電

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/10/31 09:40 UTC 版)

グロー放電管。（a）陽極（anode）と陰極（cathode）、（b）アストン暗部（Aston Dark Space）、（c）陰極グロー（Cathode glow）、（d）陰極暗部（Cathode dark space、Crookes dark space、Hittorf dark space）、（e）負グロー（Negative glow）、（f）ファラデー暗部（Faraday space）、（g）陽光柱（Positive column）、（h）陽極グロー（Anode glow）、（i）陽極暗部（Anode dark space）。

1torrのネオンガス中で放電したときの、それぞれの領域での電流-電圧特性曲線。縦軸は対数スケール。

陰極管の内部では、いくつかの暗部とグロー（明るい部分）がある。

• 陰極：正イオンの衝撃による二次電子放出が起きる。
• アストン暗部：条件によって出ないこともある。
• 陰極グロー：条件によって出ないこともある。
• 陰極暗部（クルックス暗部）：条件によって出ないこともある。
• 負グロー：二次電子が陰極降下で加速される。電離により二次電子放出に必要な正イオンを供給する。
• ファラデー暗部：負グローで生成された低エネルギー電子は励起も電離もあまり起こさない（ダークプラズマ）。
• 陽光柱：管壁への電子損失などのため電子密度が下がってくると、放電電流を維持するため、軸方向電場によって加速・電離が起こる。
• 陽極グロー、陽極での流入電子を補給するため局所的に電子とイオンを生成する。陽極直前の電位差は、およそ気体分子の電離電圧程度。励起や電離を促進している。
• 陽極暗部：陽極グローと陽極との間の暗部。

NE-2 type neon lamp powered by alternating current

電流によって生じる低圧管内のグロー放電

グロー放電においては、ガス（気体）に電流が流れることによってプラズマが生じている。多くの場合、低圧ガスを含むガラス管内の2つの電極間に電圧をかけることによってグロー放電のプラズマは作られる。電圧がストライキング電圧（点弧電圧）と呼ばれる値を越えると、ガスのイオン化が自続し、管が色付きの光で光る（グローは光るという意味）。色は使用するガスによって異なる。

グロー放電はネオンライト、蛍光灯、プラズマスクリーンテレビなどのデバイスの光源として用いられる。生成された光を分光法で分析すると、ガス中の原子相互作用に関する情報が明らかになるため、グロー放電はプラズマ物理学と分析化学で用いられる。また、スパッタリングと呼ばれる表面処理技術にも使用されている。