[發明專利]一種氣體放電實驗裝置及實驗操作方法

在審

• 申請號: 201710687203.6
• 申請日: 2017-08-08
• 公開（公告）號: CN107271873A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 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;G01N27/68;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，特別是涉及一種氣體放電實驗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。

發明內容

本發明提供一種氣體放電實驗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，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的問題。

本發明通過以下技術方案解決上述問題：

一種氣體放電實驗裝置，包括靜電高壓發生器、空氣電荷收集器和實驗裝置，實驗裝置設置在靜電高壓發生器的上方，空氣電荷收集器設置在靜電高壓發生器的周邊，其特征在于，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，所述金屬電極設置在高壓電路板上，所述高壓電路板通過導線與玻璃球殼體外的電源連接，所述真空泵通過真空管與玻璃球殼體連通，所述真空管上設置有抽氣閥，所述真空表設置在真空管上，所述絕緣外罩設置在玻璃球殼體的外部；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，所述金屬管兩端均設置有金屬球殼，所述導線的一端與金屬探頭連接設置在金屬管內部，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。

一種氣體放電實驗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。

本發明對實驗操作方法進一步限定，首先靜電高壓發生器處于工作狀態，用上下滑動金屬夾子固定日光燈管，沿著金屬支架在A端、B端之間上下移動，日光燈管通過上下滑動金屬夾子經金屬支架接地，把日光燈管的D端接觸靜電高壓發生器的絕緣外罩，記錄日光燈管的發光情況；把日光燈管慢慢遠離靜電高壓發生器的絕緣外罩，記錄日光燈管的發光情況和日光燈管與靜電高壓發生器的絕緣外罩的距離；把固定上下滑動金屬夾子和日光燈管，靠近靜電高壓發生器的絕緣外罩5厘米處，記錄燈管放光情況，把左右滑動金屬夾子套在日光燈管的一端位置，通過導線連接金屬支架接地，記錄日光燈管的D端和C端間的發光情況和日光燈管C端后邊的發光情況。

本發明的優點與效果是：

本發明靜電高壓發生器具有很好的絕緣安全保障，防止高壓觸電風險，在進行實驗演示的過程中能夠根據實驗需要來調整實驗的條件，根據實驗的條件的改變來獲取不同的實驗結果，非常合適高校學生實驗。

附圖說明

圖1是本發明放電裝置的結構示意圖；

圖2是本發明高壓電路板原理圖。