o tipo mais simples de descarga luminescente é uma descarga luminescente de corrente contínua. Em sua forma mais simples, consiste de dois eletrodos em uma célula realizada a baixa pressão (0.1–10 torr; cerca de 1/10000th 1/100th de pressão atmosférica). Uma baixa pressão é usada para aumentar o caminho livre médio; para um campo elétrico fixo, um caminho livre médio mais longo permite que uma partícula carregada ganhe mais energia antes de colidir com outra partícula. A célula é normalmente cheia de néon, mas outros gases também podem ser usados. Um potencial elétrico de várias centenas de volts é aplicado entre os dois eletrodos. Uma pequena fração da população de átomos dentro da célula é inicialmente ionizada através de processos aleatórios, tais como colisões térmicas entre átomos ou por raios gama. Os íons positivos são conduzidos em direção ao cátodo pelo potencial elétrico, e os elétrons são conduzidos em direção ao ânodo pelo mesmo potencial. A população inicial de íons e elétrons colide com outros átomos, excitando-os ou ionizando-os. Enquanto o potencial for mantido, uma população de íons e elétrons permanece.a energia cinética dos íons é transferida para o cátodo. Isso acontece parcialmente através dos íons que atingem o cátodo diretamente. O mecanismo principal, no entanto, é menos direto. Iões atingem os mais numerosos átomos de gás neutros, transferindo uma parte da sua energia para eles. Estes átomos neutros então atingem o cátodo. Qualquer que seja a espécie (íons ou átomos) que golpeie o cátodo, colisões dentro do cátodo redistribuem esta energia resultando em elétrons ejetados do cátodo. Este processo é conhecido como emissão secundária de elétrons. Uma vez livre do cátodo, o campo elétrico acelera elétrons na maior parte da descarga de brilho. Os átomos podem então ser excitados por colisões com íons, elétrons, ou outros átomos que tenham sido previamente excitados por colisões.uma vez excitados, os átomos perderão a sua energia rapidamente. Das várias maneiras que esta energia pode ser perdida, a mais importante é radiativamente, o que significa que um fóton é liberado para levar a energia embora. Na óptica de espectroscopia atômica, o comprimento de onda de este fóton pode ser usado para determinar a identidade do átomo (ou seja, qual elemento químico é) e o número de fótons é diretamente proporcional à concentração do elemento na amostra. Algumas colisões (aquelas de alta energia suficiente) causarão ionização. Na espectrometria de massa atómica, estes íons são detectados. Sua massa identifica o tipo de átomos e sua quantidade revela a quantidade desse elemento na amostra.
RegionsEdit
As ilustrações à direita mostram as principais regiões que podem estar presentes numa descarga luminescente. Regiões descritas como” glows “emitem luz significativa; regiões rotuladas como” espaços escuros ” não. À medida que a descarga se torna mais estendida (isto é, esticada horizontalmente na geometria das ilustrações), a coluna positiva pode ser estriada. Ou seja, alternando regiões escuras e brilhantes podem se formar. Comprimir horizontalmente a descarga resultará em menos regiões. A coluna positiva será comprimida enquanto o brilho negativo permanecerá do mesmo tamanho, e, com aberturas pequenas o suficiente, a coluna positiva desaparecerá completamente. Em uma descarga de brilho analítico, a descarga é principalmente um brilho negativo com região escura acima e abaixo dela.
cathode layerEdit
the cathode layer begins with the Aston dark space, and ends with the negative glow region. A camada catódica encurta com o aumento da pressão do gás. A camada de cátodo tem uma carga de espaço positivo e um forte campo elétrico.
Aston dark spaceEdit
Electrons leave the cathode with an energy of about 1 eV, which is not enough to ionize or excite atoms, leaving a thin dark layer next to the cathode.
catodo glowEdit
electrões do cátodo eventualmente atingem energia suficiente para excitar átomos. Estes átomos excitados rapidamente caem para o estado do solo, emitindo luz em um comprimento de onda correspondente à diferença entre as bandas de energia dos átomos. Este brilho é visto muito perto do cátodo.
cathode dark spaceEdit
As electrons from the cathode gain more energy, they tend to ionize, rather than excite atoms. Átomos excitados rapidamente caem para o nível do solo emitindo luz, no entanto, quando os átomos são ionizados, as cargas opostas são separadas, e não se recombinam imediatamente. Isto resulta em mais íons e elétrons, mas sem luz. Esta região é às vezes chamada de Crookes espaço escuro, e às vezes referido como a queda do cátodo, porque a maior queda de voltagem no tubo ocorre nesta região.
glowEdit negativo
a ionização no espaço escuro do cátodo resulta em uma alta densidade de elétrons, mas elétrons mais lentos, tornando mais fácil para os elétrons para recombinar com íons positivos, levando a uma luz intensa, através de um processo chamado radiação bremsstrahlung.Faraday dark spaceEdit
As the electrons keep losing energy, less light is emitted, resulting in another dark space.
anode layerEdit
a camada de ânodo começa com a coluna positiva, e termina no ânodo. A camada de ânodo tem uma carga espacial negativa e um campo elétrico moderado.
columnEdit positivo
com menos íons, o campo elétrico aumenta, resultando em elétrons com energia de cerca de 2 eV, o que é suficiente para excitar átomos e produzir luz. Com tubos de descarga luminescente mais longos, o espaço mais longo é ocupado por uma coluna positiva mais longa, enquanto a camada catódica permanece a mesma. Por exemplo, com um sinal de néon, a coluna positiva ocupa quase todo o comprimento do tubo.
Anode glowEdit
um aumento do campo elétrico resulta no brilho do ânodo.
anode dark spaceEdit
menos elétrons resulta em outro espaço escuro.
Estriaçõesedit
Bandas de luz e escuridão alternadas na coluna positiva são chamadas estriações. Estrias ocorrem porque apenas quantidades discretas de energia podem ser absorvidas ou liberadas por átomos, quando os elétrons se movem de um nível quântico para outro. O efeito foi explicado por Franck e Hertz em 1914.
SputteringEdit
além de causar emissão secundária, íons positivos podem atingir o cátodo com força suficiente para ejetar partículas do material a partir do qual o cátodo é feito. Este processo é chamado de sputtering e gradualmente ablota o cátodo. Sputtering é útil ao usar espectroscopia para analisar a composição do cátodo, como é feito na espectroscopia de emissão óptica de brilho.
no entanto, sputtering não é desejável quando descarga de brilho é usado para iluminação, porque encurta a vida da lâmpada. Por exemplo, sinais de néon têm cátodos ocos projetados para minimizar o sputtering, e contêm carvão vegetal para remover continuamente íons e átomos indesejáveis.
gás portador
no contexto de sputtering, o gás no tubo é chamado de “gás portador”, porque transporta as partículas do cátodo.
differenceEdit
devido ao sputtering que ocorre no cátodo, as cores emitidas a partir de regiões próximas ao cátodo são bastante diferentes do ânodo. Partículas pulverizadas do cátodo são excitadas e emitem radiação dos metais e óxidos que compõem o cátodo. A radiação destas partículas combina-se com a radiação do gás portador excitado, dando à região do cátodo uma cor branca ou azul, enquanto no resto do tubo, a radiação é apenas do gás portador e tende a ser mais monocromático.os elétrons próximos ao cátodo são menos energéticos que o resto do tubo. Em torno do cátodo está um campo negativo, que retarda elétrons à medida que eles são ejetados da superfície. Apenas os elétrons com a maior velocidade são capazes de escapar deste campo, e aqueles sem energia cinética suficiente são puxados de volta para o cátodo. Uma vez fora do campo negativo, a atração do campo positivo começa a acelerar esses elétrons em direção ao ânodo. Durante esta aceleração os elétrons são desviados e retardados por íons positivos acelerando em direção ao cátodo, que, por sua vez, produz radiação bremsstrahlung azul-branco brilhante na região de brilho negativo.