[發明專利]一種多功能氣體放電裝置及實驗操作方法

在審

• 申請號: 201710669929.7
• 申請日: 2017-08-08
• 公開（公告）號: CN107300660A
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發明（設計）人: 吳世貴
• 申請（專利權）人: 吳世貴
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12;G01R31/00;G09B23/18
• 代理公司: 北京元本知識產權代理事務所11308
• 代理人: 秦力軍

技術領域

本發明涉及放電裝置領域，特別是涉及一種多功能氣體放電裝置及實驗操作方法。

背景技術

電流通過氣體時，電離的氣體產生各種放電現象，例如自然界的閃電、人造氣體放電光源(日光燈、高壓鈉燈、高壓汞燈、激光器)。氣體放電的形式多樣，包括輝光放電、弧光放電、火花放電、電暈放電、高頻微波放電。

實驗室常見的氣體放電裝置主要使用升壓變壓器產生高壓，激發放電玻璃管內的氣體發光，例如使用感應圈、高壓直流電源、火花發生器等。這些實驗裝置存在高壓觸電風險，操作時需要保證接地良好，只能夠單純演示氣體放電，無法改變操作條件而獲得不同的實驗結果。并且現有的放電裝置功能性單一，只能進行單一實驗，而不能進行其他實驗，從而使得設備的實用性非常低。

發明內容

本發明提供一種多功能氣體放電裝置及實驗操作方法，具有操作安全，能夠進行改變參數實驗的高校實驗教學裝置和操作方法，并且一個設備能夠進行多個實驗的用途，解決現有放電裝置高風險和無法改變操作條件而獲得不同的實驗結果和設備功能性單一的問題。

本發明通過以下技術方案解決上述問題：

一種多功能氣體放電裝置，包括靜電高壓發生器、空氣電荷收集器和實驗裝置，所述靜電高壓發生器用于產生高壓靜電，空氣電荷收集器設置在靜電高壓發生器的周邊用于收集靜電高壓發生器產生的電荷，實驗裝置用于實驗條件改變，其中，所述靜電高壓發生器包括玻璃球殼體、電源、高壓電路板、金屬電極、真空泵、抽氣閥、真空表、真空管和絕緣外罩；

所述高壓電路板設置在玻璃球殼體內用于產生高壓，所述金屬電極設置在高壓電路板上用于釋放高壓電離子使空氣導電，所述高壓電路板通過導線與玻璃球殼體外的電源連接，電源為高壓電路板提供220V交流電，所述真空泵通過真空管與玻璃球殼體連通用于抽空璃球殼體內的空氣，所述真空管上設置有抽氣閥，用于對真空管的空氣進出控制，所述真空表設置在真空管上，用于檢測玻璃球殼體內的壓強，所述絕緣外罩設置在玻璃球殼體的外部，用于防止做實驗過程中觸電。

本發明進一步限定，空氣電荷收集器包括支撐架、金屬球殼、金屬管、導線、氖管、電容器和火花放電器；所述金屬管橫向設置在支撐架頂部，金屬管兩端均設置有金屬球殼，用于吸收靜電高壓發生器空氣周圍電荷，所述導線的一端與金屬探頭連接設置在金屬管內部，金屬探頭用于把金屬球殼上的吸附電荷進行導流到導線，另一端與氖管一端連接，氖管另一端分別與電容器和火花放電器的一端連接，所述電容器和火花放電器的另一端均接地。

本發明進一步限定，實驗裝置包括燈管、金屬支架、上下滑動金屬夾子、左右滑動金屬夾子和導線，所述燈管通過上下滑動金屬夾子橫向設置在金屬支架上，左右滑動金屬夾子設置在燈管上，通過導線與金屬支架連接。

本發明進一步限定，高壓電路板為正離子發射電路板或負離子發射板。

本發明進一步限定，正離子發射電路板包括電阻R1、R2、R3，若干個電容和若干個二極管，電容相互串聯連接形成電容回路，電源一端經電阻R1與電容回路一端連接，電源另一端與電容回路另一端連接，電容回路折中位置斷開接入一個二極管，金屬電極的輸入端經電阻R3和電阻R2與電容回路的折中位置的一個二極管一端連接，二極管相互串聯連接形成串聯二極管折鏈，串聯二極管折鏈輸入端與電容回路折中位置的二極管輸出端連接，串聯二極管折鏈的輸出端與電阻R1的與電容連接端連接，串聯二極管折鏈相鄰兩個二極管的輸入端與輸出端間與電容回路中的兩個電容連接處連接。

本發明進一步限定，高壓電路板使用絕緣塑料盒封裝起來，金屬電極直豎塑料盒上端。

本發明進一步限定，金屬電極的長度為8厘米-12厘米，玻璃球殼體頂端與絕緣外罩頂端的距離為5厘米-10厘米。

一種多功能氣體放電裝置的實驗操作方法，首先關閉真空泵，使玻璃球殼內的氣體處于常壓(1個標準大氣壓)，啟動高壓電路板，觀察并記錄金屬電極發生火花放電情況；打開真空泵，對密閉的玻璃球殼體內抽取真空，觀察并記錄真空表的數據和對應金屬電極發生火花放電情況。