Виды ионизации газов в столбе сварочной дуги. Деионизация и ее физиологическое воздействие на человека

ВВЕДЕНИЕ
Технология высокого напряжения и ионизация газа - взаимосвязанные процессы. Если рассматривать процесс с точки зрения природного явления, он происходит при грозовых разрядах и ультрафиолетовом излучении, а при искусственном замысле - при работе электродов (будь то сварка или электродуговое оплавление металла) близкой к мощности к линии высокого напряжения. Чаще всего это явление возникает при сварочных работах как при обычной электросварке, так и при аргонодуговой сварке.
Процесс ионизации газа, в зависимости от интенсивности, влияет на диэлектрические свойства защитной атмосферы и часто ухудшает качество сварного соединения, поэтому ему следует уделять особое внимание. Это аналогично диссоциации электролита, который реагирует с растворителем с высвобождением ионов. Во время ионизации активируется тот же процесс при попадании в электрическое поле или нагревании - этим ионизация газов отличается от диссоциации электролитов.
Оба явления достаточно изучены для использования в бытовых целях, а также для минимизации их негативного воздействия. В научной практике ионизация газа используется для управления атомными процессами, а устройство, основанное на этом принципе, называется детектором ионизации.


1. Ионизации газов
Разные материалы по-разному проводят электричество. Электропроводность любого материала зависит от количества свободных электрически заряженных частиц, несущих электрические заряды - электронов и ионов, а также от скорости движения этих носителей электрического заряда. Следовательно, чем больше в материале носителей заряда и чем они подвижнее, тем меньше его сопротивление. Газы (включая воздух) не проводят электрический ток при нормальных условиях. Это потому, что в нормальных условиях они состоят из нейтральных молекул и атомов, которые не являются носителями заряда. Они станут электропроводными, если в их составе будут электроны, положительные и отрицательные ионы.
Электроны, положительные и отрицательные ионы в газах возникают при воздействии электрического поля, тепла, когда ультрафиолетовые, рентгеновские и космические лучи проходят через газ, а также лучи, испускаемые радиоактивными веществами.
Прохождение электрического тока через газы называется электрическим газовым разрядом.
Электрические газовые разряды делятся на две основные группы: самоподдерживающиеся и самоподдерживающиеся. В случае самоподдерживающегося электрического газового разряда электроны и ионы образуются из внешнего источника (например, газовый или воздушный промежуток нагревается пламенем, через него проходят лучи, сильный поток световой энергии или сильный поле действует на этот разрыв). В случае самоподдерживающегося электрического разряда в газе образование электронов и ионов происходит без внешнего источника (таким разрядом является сварочная дуга).
Процесс генерации электронов и ионов называется ионизацией, а газ, содержащий электроны и ионы, ионизируется. Когда электрический ток течет через газовый зазор, положительные ионы стремятся к отрицательному полюсу (катоду), а отрицательные ионы - к положительному полюсу (аноду).
При движении некоторые ионы и электроны, сталкиваясь друг с другом, нейтрализуются и образуют нейтральные атомы и молекулы. Процесс образования атомов и нейтральных молекул называется рекомбинацией. Рекомбинация производит энергию в виде электромагнитного излучения. В электрическом газовом разряде, когда поверхность отрицательного полюса электрода (катода) бомбардируется ионами, воздействие электромагнитного излучения на эту поверхность, воздействие высокой температуры и приложение электрического поля к поверхности электрода отрицательный полюс (катод)), электроны уходят во внешнюю среду. Излучение от поверхности отрицательного электронного полюса во внешнюю среду называется электронной эмиссией. Таким образом, при разряде дуги происходит образование ионов - ионизация газов с обратимым процессом - рекомбинация и эмиссия электронов.
Заряженные частицы в газах могут быть электронами, положительными и отрицательными ионами. Материальная частица наименьшей массы, несущая один элементарный отрицательный электрический заряд, называется электроном. Масса покоящегося электрона составляет 9,10721 х 10-28 г, что в 1840 раз меньше массы атома водорода. Заряд электрона 1,59 • 10-19 К. Ион - это атом, который передает заряд самому себе. Ион может быть отрицательным или положительным. Отрицательный ион считается атомом, к которому присоединен один или несколько электронов, а положительный ион считается одним или несколькими его электронами. Масса иона практически равна массе отдельного атома. Ион водорода имеет наименьшую массу (1,66 x 10-24 г). Положительные ионы могут образовывать все атомы и молекулы, в то время как отрицательные ионы легче всего образуют электроотрицательные элементы с высоким сродством к электрону. К таким элементам относятся фтор, хлор, азот, кислород и др.