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글로방전 [glow discharge, ─放電] | 과학문화포털 사이언스올
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글로 방전 – 위키백과, 우리 모두의 백과사전
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가스의 전도[편집]
기본 작동 메커니즘[편집]
분석 화학 용도[편집]
전원 모드[편집]
유형[편집]
더 보기[편집]
참조[편집]
글로우 방전
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글로우 방전
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starsinu39
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방전
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글로방전 [glow discharge, ─放電]
기체 방전의 한 종류로, 방전관의 압력이 0.5토르(torr) 정도의 극히 낮은 압력에서 방전관에 높은 압력을 가하면 전류가 흐름에 따라 유리관 전체가 희미한 빛을 내면서 방전하는데, 이러한 현상을 글로방전이라 한다.
양극 부근은 전자와 이온의 플라즈마로 이루어진 양광기둥을 형성한다. 음극에 서는 주로 2차 전자만이 방출되어 음극 부근의 음극 암흑부에 이온의 공간 전하에 의한 큰 전위차(음극전압강하)가 생긴다. 두 극 사이의 전위차는 거의 음극 전압강하에 따르며 전자나 이온은 이 부분에서 세게 가속된다. 글로방전의 전형적인 것은 진공방전에서 볼 수 있다. 음극암흑부의 끝에는 음극로, 음극면의 바로 옆에는 음극광이 나타나는데 전류가 작은 동안 이들의 발광은 음극의 일부를 덮을 정도로 그 넓이는 전류에 비례한다. 또 기체의 종류나 전극 재료가 일정하면 음극전압강하도 일정하다. 이 경우를 정상 글로방전이라 한다. 발광이 음극 전면을 덮으면 전류밀도의 증대와 함께 음극전압강하도 증대된다. 이 경우들 비정상 글로방전이라고 한다. 전류밀도가 더 증대하면 음극에서 열전자방출이 일어나게 되어 아크방전으로 이동한다.
글로방전은 유리관을 채운 기체의 종류에 따라 특유한 색이 나타나는데 공기는 분홍색, 나트륨(Na)과 헬륨(He)은 노란색, 네온(Ne)은 빨간색, 아르곤(Ar)은 보라색 등이다. 글로방전을 하는 방전관을 가이슬러관이라 하며 스펙트럼 또는 네온사인이나 형광등의 글로램프는 이것을 응용하여 발광한다.
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낮은 압력의 관에서 전기적 흐름에 의해 일어나는 글로 방전.
글로 방전은 저압 가스를 통해 전류의 통과로 형성된 플라즈마이다. 이것은 함유 가스 유리관 두 금속 전극 사이에 전압을 인가함으로써 생성된다. 색상은 사용되는 가스에 따라 달라진다.
글로 방전은 널리 네온등, 형광등, 플라즈마 디스플레이와 같은 장치에서 광원으로 사용된다. 분광법이 생성한 빛을 분석하는 가스에서 원자의 상호 작용에 대해 많은 것을 드러내면서, 글로 방전은 플라즈마 및 분석 화학에 사용된다. 그것은 또한 스퍼터링이라는 표면 처리 기술에 사용된다.
가스의 전도 [ 편집 ]
이온화 전압 또는 항복 전압 아래에는 발광이 없지만, 전압이 이온화 지점으로 올라감에 따라 타운센드 방전은 글로 방전의 가시화가 나타나는 것처럼 발생한다. 이것은 정상 발광 범위의 시작이다. 전압이 정상적인 글로우 범위 이상으로 올라감에 따라, 이상 광선이 시작된다. 전압이 음극 글로우 전체를 덮는 지점까지 올라가면 음극 아크 방전이 시작된다.
기본 작동 메커니즘 [ 편집 ]
이 시스템은 처음에 윌리엄 크룩스가 만들었다. 글로 방전의 가장 간단한 형태는 직류 글로 방전이다. 가장 간단한 형태에서, 그것은 낮은 압력에서 열린 셀에 두개의 전극(0.1토르:대기압의 약 1/1만번째 1/100)으로 구성되어 있다. 셀은 일반적으로 네온으로 가득하지만, 다른 가스가 사용될수도 있다. 수백 볼트의 전위는 2개의 전극 사이에 인가된다.
분석 화학 용도 [ 편집 ]
글로 방전이 고체, 액체 및 가스의 원소, 때때로 분자, 조성물을 분석하는데 사용될수 있지만, 고체의 원소 분석이 가장 일반적이다. 이러한 구성 요소에서, 샘플이 음극으로 사용된다.
전원 모드 [ 편집 ]
분석 화학에서, 글로 방전이 주로 직류 모드로 동작된다. 이 모드의 경우, 캐소드가(고체 분석 샘플 인)전도성이어야 한다. 전위, 압력 및 전류는 상호 관련된다. 글로 방전은 무선 주파수로 동작할수도 있다.
유형 [ 편집 ]
글로 방전과 같은 다양한 유형이 있다.
고압 글로 방전, 중공 음극 방전, 스프레이 방전.
더 보기 [ 편집 ]
참조 [ 편집 ]
starsinu39
<플라스마 와 glow 방전> —glow방전은 직류에서 이루어 집니다.
gas 매체 내에 있는 두 전극에 충분히 높은 전압을 걸어 주게 되면, 그 매체의 원자 및 분자 들은 전기적으로 분해되어 전자-이온쌍을 형성 하고 전류가 흐르게 된다. 이렇게 가스 매체를 통해 흐르는 전류를 방전 또는 플라스마라 한다.
glow방전 과정은 두 전극 사이의 전압이 감압환경에서 희귀(Ar)가스를 분해하여 전자-이온쌍을 생성하는 데 필요한 에너지 이상 일 때 시작 된다. 공급된 전압은 0.1~ 10torr의 압력의 희귀원소(Ar)gas 분위기 일 때 보통 500V에서 2000V이다.
음극 주변에서 전자는 반발 되므로 결국 음극 주위에 positive space charge 를 생성한다. 이어서 두 전극사이의 대부분의 전위차는, 발광이 매우 약해서 CDS(cathode dark space=음극 암영부) 라 알려져 있는 음극을 둘러싼 좁은 영역에 걸쳐서 형성된다. CDS 옆에는 밝고 충돌이 많은 NG(negative glow)영역이 있다. 눈에 보이는 빛의 방출은 가스 상태의 여기화( 勵起化 ) 및 이온화 충돌의 결과이다. 가장 보편적인 방전의 형태와 작동되는 영역들을 나타낸 그림이다.
Townsend 방전, glow방전 및 arc방전의 세 가지 주 분류 중에서 분석화학에서 널리 응용되는 방전은 glow 방전과 arc방전이다.
Townsend방전은 일반적으로 submilli torr 압력에서 작동되어지며, 단지 적은 양의 이온과 자유전자를 생성하는 특징이 있다.
Townsend방전에 이어서 변환영역이 있는데, 그것은 방전을 유지하기 위한 전압이 실제 감소하는 반면 전류는 증가하는 영역으로서 충돌로 인한 에너지 교환이 증가로 생긴다.
즉 Townsend 문턱값을 지나면 전자 홍수 사태(avalanche)가 일어나고 glow 방전에 돌입하여 전압은 떨어지고 전류는 증가하다가 다시 전압이 일정해지는 정규 glow 방전이 일어나면서 전극들 사이에 발광 하는 글로우 형태가 형성되어 어슴푸레한 푸른 색으로 보인다.
따라서 이 영역을 글로우 방전(Glow Discharge) 영역이라 한다
방전전류가 적은 동안은 음극표면 가까운 glow로 작지만, 전류가 증가함에 따라 커져서 음극의 일부만을 덮고, 전면을 에워 싸가는 상태로 된다.
GD이 시작할 때 전류의 증가는, 음극 표면이 방전에 의해 단지 부분 적으로만 덮였기 때문에 전류밀도를 변화 시키지 못한다. 따라서 전압도 증가되지 않는다. 이 것을 정상 glow 방전(normal GD) 영역 이라 분류한다.
이 상태에서 전류가 점점 증가됨에 따라 전극간 전압도 증가하고 굉장히 큰 전력밀도를 얻을 수 있는 영역에 들어가고
글로우 방전은 결국 음극표면 전체를 덮게 될 것이다. 이런 식으로 증가하는 전류와 전압관계를 나타내는 방전을 비정상 glow 방전(abnormal GD)라 한다.
비정상 glow방전 영역은 부glow가 음극의 표리를 덮게 된다. (sheath)
이른바 glow 방전에 의한 처리 ion/프라즈마 질화, sputtering은 이 비정상 방전영역에서 행한다.
여기서 전류를 증가시키면, 즉시 아아크 방전으로 이전하여 전압이 급격히 강하하고 방전이 한부분에 집중한다.
이 같은 에너지 집중은 금속용해, 용접에는 유용하지만 이 arc 방전이 발생하면 ion/프라즈마 질화 등의 처리에서는 처리품이 손상된다.
그래서, 전원의 제어 기구에서 arc 방전 이행을, 초기에 저지하는 기구를 채용하는 것이 보통이다.
분석용 GD장치는 일반적으로 0.1에서 10 torr정도의 불활성 가스 분위기 및 100W이하의 전력에서 작동한다.
glow [glou] 불꽃 없이 타는 물체의 빛. 백열, 적열(赤熱); 빛; (등불·개똥벌레 등이) 빛을 내다
인가 印加 【전기】impression/ 인가하다 impress / 인가전압 impressed[applied] voltage;
impress ② 인상 지우다,③ 도장을 누르다, 〖전기〗 ┅에 전압을 가하다, 걸다
출처 : 금속재료기능장
글쓴이 : 갑손이 원글보기 : 갑손이
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