Una scarica a bagliore si osserva nei gas a basse pressioni dell'ordine di diverse decine di millimetri di mercurio e meno. Se consideriamo un tubo con una scarica a bagliore, possiamo vedere che le parti principali di una scarica a bagliore lo sono catodo Spazio Oscuro, lontano da lui negativo o bagliore fumante, che gradualmente passa nella regione spazio oscuro di Faraday. Queste tre regioni formano la parte catodica della scarica, seguita dalla parte luminosa principale della scarica, che ne determina le proprietà ottiche ed è chiamata colonna positiva.

Il ruolo principale nel mantenimento della scarica a bagliore è svolto dalle prime due regioni della sua parte catodica. Una caratteristica di questo tipo di scarica è un forte calo del potenziale vicino al catodo, che è associato a un'elevata concentrazione di ioni positivi al confine delle regioni I e II, a causa della velocità relativamente bassa degli ioni vicino al catodo. Nello spazio oscuro del catodo, c'è una forte accelerazione di elettroni e ioni positivi, che eliminano gli elettroni dal catodo. Nella regione del bagliore luminoso, gli elettroni producono un'intensa ionizzazione ad impatto delle molecole di gas e perdono la loro energia. Qui si formano ioni positivi, necessari per mantenere la scarica. L'intensità del campo elettrico in questa regione è bassa. Il bagliore fumante è principalmente causato dalla ricombinazione di ioni ed elettroni. La lunghezza dello spazio buio del catodo è determinata dalle proprietà del gas e del materiale del catodo.

Nella regione della colonna positiva, la concentrazione di elettroni e ioni è approssimativamente la stessa e molto alta, il che provoca un'elevata conduttività elettrica della colonna positiva e un leggero calo del potenziale in essa. Il bagliore della colonna positiva è determinato dal bagliore delle molecole di gas eccitate. Vicino all'anodo si osserva nuovamente un cambiamento relativamente netto del potenziale, che è associato al processo di generazione di ioni positivi. In alcuni casi, la colonna positiva si scompone in aree luminose separate - strati, separati da spazi oscuri.

La colonna positiva non svolge un ruolo significativo nel mantenimento della scarica a bagliore, quindi, al diminuire della distanza tra gli elettrodi del tubo, la lunghezza della colonna positiva diminuisce e può scomparire del tutto. La situazione è diversa con la lunghezza dello spazio buio del catodo, che non cambia quando gli elettrodi si avvicinano l'uno all'altro. Se gli elettrodi sono così vicini che la distanza tra loro diventa inferiore alla lunghezza dello spazio buio del catodo, la scarica a bagliore nel gas si interromperà. Gli esperimenti mostrano che, a parità di altre condizioni, la lunghezza d dello spazio buio del catodo è inversamente proporzionale alla pressione del gas. Di conseguenza, a pressioni sufficientemente basse, gli elettroni espulsi dal catodo dagli ioni positivi passano attraverso il gas quasi senza collisioni con le sue molecole, formando elettronico, o raggi catodici.

La scarica a bagliore viene utilizzata in tubi di luce a gas, lampade fluorescenti, stabilizzatori di tensione, per ottenere fasci di elettroni e ioni. Se viene praticata una fenditura nel catodo, i fasci di ioni stretti lo attraversano nello spazio dietro il catodo, spesso chiamato raggi del canale. fenomeno ampiamente utilizzato sputtering catodico, cioè. distruzione della superficie del catodo sotto l'azione di ioni positivi che la colpiscono. Frammenti ultramicroscopici del materiale catodico volano in tutte le direzioni lungo linee rette e coprono la superficie dei corpi (soprattutto dielettrici) posti in un tubo con uno strato sottile. In questo modo si realizzano specchi per una serie di dispositivi, un sottile strato di metallo viene applicato alle fotocellule al selenio.

I fenomeni che si verificano in un tubo a vuoto durante una scarica a bagliore sono già stati descritti sopra (§ 46). Qui vengono spiegati anche i termini che definiscono le zone principali di una scarica a bagliore: il primo strato catodico, lo spazio del catodo oscuro (Crookes), il secondo strato catodico, lo spazio dell'anodo oscuro (Faraday) e il bagliore dell'anodo.

Quando colleghiamo gli elettrodi del tubo evacuato ai poli di una sorgente ad alta tensione, gli ioni positivi liberi, sempre presenti nel gas, si precipitano verso il catodo. A bassa rarefazione, le loro velocità sono insufficienti a causare l'espulsione di elettroni dal materiale catodico all'impatto con la superficie del catodo, tuttavia, se la rarefazione e, di conseguenza, il percorso libero medio sono significativi, la velocità degli ioni positivi raggiunge un " valore critico”, e il catodo è sotto l'influenza del bombardamento ionico diventa una fonte di elettroni espulsi nello spazio che circonda il catodo e si precipitano verso l'anodo.

Gli impatti degli elettroni sulle molecole di gas neutre eccitano il bagliore del gas e ionizzano parzialmente il gas. Nello spazio oscuro di Crookes (che in realtà è anche luminoso, ma appare scuro in contrasto con gli strati catodici luminosi), la velocità degli elettroni aumenta rapidamente. Il secondo strato catodico è la regione delle collisioni più intense di elettroni con molecole neutre. Queste collisioni rallentano il movimento degli elettroni. Nello spazio oscuro di Faraday, gli elettroni si muovono verso l'anodo a una velocità inferiore rispetto allo spazio di Crookes.

Il movimento di elettroni e ioni a velocità non uniforme crea una distribuzione non uniforme delle loro cariche nello spazio tra gli elettrodi; questo deforma notevolmente il campo tra gli elettrodi; la potenziale caduta lungo il tubo a vuoto diventa irregolare, il che a sua volta esacerba la distribuzione non uniforme delle cariche nello spazio.

Di conseguenza, viene stabilita la variazione del potenziale lungo il tubo, caratteristica di una scarica a bagliore, mostrata in Fig. 162 (il potenziale si misura spostando gli elettrodi rispetto alla sonda, Fig. 163). Con la distanza dall'anodo, il potenziale diminuisce lentamente nella regione del bagliore positivo, quasi non cambia nella regione del bagliore (il secondo strato catodico) e scende bruscamente vicino al catodo nella regione dello spazio oscuro di Crookes.

Riso. 162. Distribuzione del potenziale in una scarica a bagliore.

Questo forte calo di potenziale vicino al catodo, il cosiddetto calo di potenziale del catodo, ha uno o l'altro valore (dell'ordine di 100-300 V) a seconda della natura del gas e della sostanza del catodo.

Riso. 163. Schema di esperimenti sulla misurazione del potenziale in vari punti del tubo di scarico del gas.

La lunghezza dello spazio oscuro di Crookes, dove avviene la caduta del potenziale catodico, è determinata dal libero percorso degli ioni e quindi aumenta al diminuire della densità del gas; Il prodotto di lunghezza e pressione del gas rimane costante:

L'energia cinetica accumulata dagli elettroni durante il percorso dello spazio di Crookes è sufficiente per la ionizzazione del gas nella regione del bagliore (il secondo strato catodico); qui si formano ioni positivi, necessari per mantenere la scarica. Se l'anodo viene avvicinato al catodo, allora

la posizione degli strati catodici non cambia e solo la regione di bagliore positivo viene accorciata (Fig. 164). Ma se l'anodo viene avvicinato a un bagliore fumante, la normale formazione di ioni positivi necessari per mantenere la scarica viene sospesa e la scarica si interrompe.

Riso. 164. La posizione dell'anodo non influisce sulla posizione degli strati catodici in una scarica a bagliore.

La forma e la posizione della colonna a bagliore positivo dipendono dai contorni interni del tubo (Fig. 165).

Riso. 165. Influenza della posizione degli elettrodi e della forma del tubo sul tipo di scarica a bagliore.

Quando la distanza tra gli elettrodi è inferiore a quella necessaria per accogliere lo spazio catodico scuro e gli strati catodici luminosi, la scarica a bagliore può scegliere da sola un percorso più lungo (Fig. 166).

La colonna positiva spesso si rompe in strisce separate alternate chiare e scure - strati. In questo caso, la scarica a bagliore è chiamata a strati (Fig. 167).

Se confrontiamo la scarica a bagliore nello stesso modo. gas, ma con catodi di metalli diversi si trova che

che la caduta del potenziale catodico è proporzionale alla funzione di lavoro di un elettrone dal metallo (la funzione di lavoro è discussa nel § 33). Il coefficiente di proporzionalità in questa relazione lineare tra la caduta di potenziale catodico e la funzione di lavoro non è lo stesso per gas di diversa natura chimica (Fig. 168).

La temperatura del gas al catodo stesso è più alta che nelle zone vicine della scarica a bagliore. Gli ioni positivi che bombardano il catodo estraggono dal catodo non solo elettroni, ma anche atomi di metallo neutro: il metallo di cui è fatto il catodo viene spruzzato. Maggiore è la massa di ioni che colpisce il catodo, più forte è lo sputtering catodico del metallo.

Riso. 166. Se la distanza tra gli elettrodi è troppo piccola, la scarica a bagliore viene eseguita lungo un percorso più lungo.

Pertanto, nei gas pesanti, la dispersione è maggiore che nei gas leggeri. È chiaro che lo sputtering catodico è tanto maggiore quanto maggiore è la densità di corrente. Il bismuto, l'antimonio, il piombo, il cadmio, l'argento più facilmente spruzzabili. Lo sputtering catodico viene utilizzato per produrre sottili strati di metallo su vetro, mica e (quando si desidera una sottile pellicola metallica) su sostanze che possono essere facilmente rimosse per dissoluzione.

Il bagliore positivo di una scarica a bagliore viene utilizzato come fonte di luce (nei cosiddetti tubi luminosi a gas contenenti gas inerti). La luminosità del bagliore della colonna positiva dipende dalla densità di corrente, dalla pressione e dalla natura chimica del gas e dall'influenza delle pareti del tubo di scarico A basse pressioni del gas, il bagliore positivo riempie l'intera sezione trasversale del tubo di scarico cilindrico. A pressioni dell'ordine di diverse decine di millimetri di mercurio, nonché con un aumento della corrente, la colonna positiva si restringe, separandosi dalle pareti del tubo. A pressioni dell'ordine di una o più atmosfere, il bagliore positivo assume la forma di una corda luminosa situata lungo l'asse del tubo. Questo allacciamento della colonna positiva si verifica perché la temperatura del gas alle pareti del tubo è inferiore rispetto alla regione assiale. A questo proposito, la densità del gas in prossimità dell'asse è inferiore a quella in prossimità delle pareti; pertanto, il percorso libero degli elettroni attorno all'asse è maggiore e quindi qui si stabilisce un grado più elevato di ionizzazione del gas; questo porta al fatto che la densità della corrente di scarica lungo l'asse

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risulta essere più grande, il che a sua volta provoca un riscaldamento ancora maggiore del gas. Nel vapore di mercurio a una pressione di 1 atmosfera, la temperatura del gas in una colonna positiva con filo è 5000-6000°K e ad una pressione di 200-300 atmosfere raggiunge 8000-10.000°.

Una scarica a bagliore può essere convenientemente osservata a una pressione del gas ridotta. Se viene applicata una tensione costante di diverse centinaia di ampere agli elettrodi saldati in un tubo di vetro lungo 30-50 cm e quindi l'aria viene gradualmente pompata fuori dal tubo, si osserva il seguente fenomeno: a pressione atmosferica, la tensione applicata non è abbastanza per rompere il gas e il tubo rimane scuro. Quando la pressione del gas diminuisce, a un certo punto appare una scarica nel tubo, che ha la forma di un cordone luminoso. Con un'ulteriore diminuzione della pressione, questa corda si espande e riempie l'intera sezione trasversale del tubo.

Di particolare importanza in una scarica a bagliore sono solo due delle sue parti: lo spazio buio del catodo e il bagliore bagliore, in cui avvengono i principali processi che supportano la scarica.

La caratteristica di una scarica a bagliore è una speciale distribuzione del potenziale lungo la lunghezza del tubo. Può essere determinato saldando nel tubo una serie di elettrodi aggiuntivi - sonde posizionate in diversi punti del tubo e collegando un voltmetro ad alta resistenza tra il catodo e la sonda corrispondente. Quindi si ottiene la curva di distribuzione del potenziale, mostrata in Figura 5. Mostra che quasi tutte le potenziali cadute nella scarica si verificano nella regione dello spazio buio del catodo. Questa differenza di potenziale tra il catodo e il confine del bagliore è chiamata caduta di potenziale del catodo.

L'esistenza dello spazio oscuro del catodo è spiegata dal fatto che gli elettroni non iniziano a scontrarsi immediatamente con gli atomi di gas, ma solo a una certa distanza dal catodo. La larghezza dello spazio buio del catodo è approssimativamente uguale al percorso libero medio degli elettroni: aumenta al diminuire della pressione del gas. Di conseguenza, nello spazio oscuro del catodo, gli elettroni si muovono quasi senza collisione.

La caduta del potenziale catodico è necessaria per mantenere la scarica a bagliore. È grazie alla sua presenza che gli ioni positivi acquisiscono l'energia necessaria per la formazione di un'intensa emissione di elettroni secondari dal catodo, senza la quale la scarica bagliore non potrebbe esistere. Pertanto, la caduta di potenziale catodico è la caratteristica più caratteristica di una scarica a bagliore, che distingue questa forma di scarica di gas da tutte le altre forme.

La scarica a bagliore è ampiamente utilizzata come fonte di luce in vari tubi a scarica di gas. Nelle lampade fluorescenti, la radiazione di scarica a bagliore viene assorbita da uno strato di sostanze speciali depositate sulla superficie interna del tubo, che, sotto l'azione della radiazione assorbita, a sua volta inizia a brillare. Tali tubi sono più economici delle tradizionali lampade a incandescenza.

I tubi di scarico sono utilizzati anche per scopi pubblicitari e decorativi, per i quali vengono dati i contorni di varie forme e lettere. Riempiendo i tubi con diversi gas, puoi ottenere un bagliore di diversi colori.

Nella pratica di laboratorio, una scarica a bagliore viene utilizzata per lo sputtering catodico di metalli, poiché la sostanza catodica nella scarica a bagliore passa gradualmente allo stato di vapore e si deposita sotto forma di deposito di metallo sulle pareti del tubo.

scarica a bagliore

Scarica bagliore al neon

Scarico fumante- uno dei tipi di scarica elettrica stazionaria indipendente nei gas. Si forma, di regola, a bassa pressione del gas e bassa corrente. Con un aumento della corrente di passaggio, si trasforma in una scarica ad arco.

A differenza delle scariche elettriche non stazionarie (a impulsi) nei gas, le caratteristiche principali di una scarica a bagliore rimangono relativamente stabili nel tempo.

Un tipico esempio di scarica a bagliore familiare alla maggior parte delle persone è il bagliore di una lampada al neon.

Collegheremo gli elettrodi a una fonte di corrente continua con una tensione di diverse migliaia di volt (è adatta una macchina elettrica) e pomperemo gradualmente l'aria fuori dal tubo. A pressione atmosferica, il gas all'interno del tubo rimane scuro, poiché la tensione applicata di diverse migliaia di volt non è sufficiente per sfondare un lungo intervallo di gas. Tuttavia, quando la pressione del gas scende sufficientemente, una scarica luminosa lampeggia nel tubo. Ha la forma di un filo sottile (cremisi nell'aria, altri colori in altri gas) che collega entrambi gli elettrodi. In questo stato, la colonna di gas conduce bene l'elettricità.

Con un ulteriore pompaggio, il cavo luminoso si offusca e si espande e il bagliore riempie quasi l'intero tubo. Ad una pressione del gas di pochi decimi di millimetro di mercurio, lo scarico riempie quasi l'intero volume del tubo. Si distinguono le seguenti due parti principali della scarica: 1) la parte non luminosa adiacente al catodo, chiamata spazio catodico scuro; 2) una colonna luminosa di gas che riempie il resto del tubo, fino all'anodo stesso. Questa parte della scarica è chiamata colonna positiva. Con la giusta pressione, la colonna positiva può rompersi in strati separati separati da lacune scure, i cosiddetti strati.

La forma descritta di scarica è chiamata scarica a bagliore. Quasi tutta la luce proviene dal suo pilastro positivo. Il colore del bagliore dipende dal tipo di gas. In una scarica a bagliore, il gas conduce bene l'elettricità, il che significa che una forte ionizzazione viene mantenuta nel gas tutto il tempo. Le cause della ionizzazione del gas in una scarica a bagliore sono l'emissione di elettroni dal catodo sotto l'azione di alte temperature o un forte campo elettrico, la successiva ionizzazione delle molecole di gas per impatto di elettroni da parte di elettroni liberi strappati dal catodo e che volano verso l'anodo, nonché come emissione di elettroni secondari dal catodo causata dal catodo di bombardamento con ioni gas caricati positivamente.

Attualmente, i tubi a scarica a bagliore trovano applicazione pratica come sorgente di luce: lampade a scarica di gas. Ai fini dell'illuminazione vengono spesso utilizzate lampade fluorescenti, in cui la scarica avviene in vapori di mercurio e la radiazione ultravioletta dannosa per la vista viene assorbita da uno strato di sostanza fluorescente - fosforo, che ricopre le pareti della lampada dall'interno. Il fosforo inizia a brillare di luce visibile, ottenendo una luce che ha caratteristiche simili alla luce diurna (lampade fluorescenti). Tali lampade forniscono un'illuminazione quasi "naturale" (ma non l'intero spettro, come le lampade a incandescenza). Lo spettro della luce emessa dalle lampade fluorescenti è discreto: componenti rossi, verdi e blu in una certa proporzione, oltre a picchi spettrali minori di altri colori da impurità di fosforo. L'energia di illuminazione è distribuita su queste strette bande dello spettro, quindi queste lampade sono molto (3-4 volte) più economiche delle lampade a incandescenza (in queste ultime, fino al 95% dell'energia è occupata dalla regione infrarossa dello spettro , invisibile all'occhio umano).

Le lampade fluorescenti nella vita di tutti i giorni stanno sostituendo le lampade a incandescenza e nella produzione e negli uffici le hanno quasi completamente sostituite. Tuttavia, le lampade fluorescenti non sono prive di inconvenienti. Quindi, ad esempio, nella produzione, l'uso di lampade fluorescenti è associato a un dannoso effetto stroboscopico, che consiste nel fatto che lo sfarfallio di una lampada fluorescente con la frequenza della tensione di alimentazione può eguagliare la velocità di rotazione del meccanismo di elaborazione , mentre il meccanismo stesso alla luce di una tale lampada per una persona sembrerà immobile, "spento", il che potrebbe causare lesioni. Pertanto, l'illuminazione aggiuntiva dell'area operativa viene utilizzata con una semplice lampada a incandescenza, priva di tale inconveniente dovuto all'inerzia dell'emissione luminosa del filamento a incandescenza.

Le lampade a scarica sono utilizzate anche per scopi decorativi. In questi casi, vengono dati loro i contorni di lettere, varie forme, ecc., e riempiti con un gas con un bel colore luminoso (neon, che dà un bagliore rosso-arancio, o argon con un bagliore verde-bluastro).

Guarda anche

Letteratura

• Reiser Yu.P. Fisica della scarica di gas. - 2a ed. - M.: Nauka, 1992. - 536 pag. - ISBN 5-02014615-3

Fondazione Wikimedia. 2010.

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I processi sopra discussi svolgono un ruolo importante nell'avvio e nel mantenimento della cosiddetta scarica a bagliore (vedi appendice 1.1).

È conveniente osservare questa forma di scarico del gas a una pressione del gas ridotta. Se viene applicata una tensione costante di diverse centinaia di volt agli elettrodi saldati in un tubo di vetro lungo 30-50 cm e quindi l'aria viene gradualmente pompata fuori dal tubo, si osservano i seguenti fenomeni. A pressione atmosferica, la tensione applicata è insufficiente per abbattere il gas e il tubo rimane scuro. Con una diminuzione della pressione del gas (circa 5,3-6,7 kPa), ad un certo punto apparirà una scarica nel tubo, sotto forma di un cavo luminoso che collega l'anodo e il catodo del tubo. Con un'ulteriore diminuzione della pressione (circa 1,3 Pa), questo filamento si espande e riempie l'intera sezione trasversale del tubo e il bagliore vicino al catodo si indebolisce.

A pressioni del gas dell'ordine di 0,1-0,01 mm. rt. Arte. lo scarico si presenta come in Fig. 3.1.1.

Direttamente adiacente al catodo c'è un sottile strato luminoso 1 (il primo bagliore catodico, o film catodico), seguito da uno strato scuro 2, chiamato spazio oscuro del catodo. Questo spazio oscuro passa quindi nello strato luminoso 3 (bagliore fumante), che ha un confine netto sul lato del catodo e scompare gradualmente sul lato dell'anodo. Nasce dalla ricombinazione di elettroni con ioni positivi. Dietro il bagliore fumante, c'è di nuovo uno spazio oscuro 4, chiamato il secondo o spazio oscuro di Faraday. Queste parti sono chiamate parti catodiche della scarica. Dietro il secondo spazio scuro si trova una regione luminosa 5 che si estende fino all'anodo, o una colonna positiva. In alcuni casi, questa colonna si suddivide in un numero di strati o strati.

Di particolare importanza in una scarica a bagliore sono solo due delle sue parti: lo spazio buio del catodo e il bagliore bagliore, in cui avvengono i principali processi che supportano la scarica. Se rendiamo mobile l'anodo nel tubo di scarico del gas e lo avviciniamo gradualmente al catodo (Fig. 3.1.1), tutte le parti del catodo rimangono invariate e solo la colonna positiva si accorcia. Con un'ulteriore diminuzione della lunghezza dello spazio di scarica, il secondo spazio oscuro del catodo inizia ad accorciarsi e quando l'anodo entra nel bagliore fumante, scompare del tutto. Tuttavia, il discarico continua ad esistere. Quando l'anodo, con un'ulteriore diminuzione della distanza, si avvicina al confine tra il primo spazio catodico e il bagliore fumante, la scarica si spegne.

La caratteristica di una scarica a bagliore è una speciale distribuzione del potenziale lungo la lunghezza del tubo. Può essere determinato saldando nel tubo una serie di elettrodi aggiuntivi - sonde posizionate in diversi punti del tubo e collegando un voltmetro ad alta resistenza tra il catodo e la sonda corrispondente. L'intera potenziale caduta nella scarica cade nella regione dello spazio buio del catodo. Questa differenza di potenziale tra il catodo e il confine del bagliore è chiamata caduta di potenziale del catodo. L'esperienza mostra che se l'intensità della corrente nella scarica non è molto grande, l'entità della caduta del potenziale catodico non dipende dall'intensità della corrente (caduta del potenziale catodico normale). La modifica della forza attuale cambia solo la dimensione della superficie luminosa sul catodo, che aumenta con l'aumentare della forza attuale. Quando la forza della corrente raggiunge un valore tale che la pellicola catodica copre l'intera superficie del catodo, la caduta del potenziale del catodo inizia ad aumentare con l'aumentare della forza della corrente (caduta anomala del potenziale del catodo).

Essenziale per comprendere i processi in una scarica a bagliore è il fatto che il valore della normale caduta di potenziale catodico dipende solo dal materiale del catodo e dal tipo di gas, e la caduta di potenziale catodico risulta essere proporzionale alla funzione di lavoro degli elettroni provenienti da il catodo.

Le proprietà considerate di una scarica a bagliore portano alla seguente immagine dei processi che supportano la scarica. Gli ioni positivi formatisi a seguito della ionizzazione per impatto di elettroni (nel bagliore e nella colonna positiva) si spostano verso il catodo e, passando attraverso la regione di caduta del potenziale catodico, acquisiscono una notevole energia. Sotto l'influenza dell'intenso bombardamento di ioni positivi veloci (e anche per l'effetto fotoelettrico causato dalla radiazione della scarica), gli elettroni volano fuori dal catodo e si muovono verso l'anodo. Questi elettroni sono fortemente accelerati nella regione di caduta del potenziale catodico e, in successive collisioni con atomi di gas, vengono ionizzati. Di conseguenza, compaiono di nuovo ioni positivi che, di nuovo precipitandosi al catodo, producono nuovi elettroni e così via. Pertanto, i principali processi che supportano la scarica sono la ionizzazione per impatto di elettroni nella massa e l'emissione di elettroni secondari al catodo.

L'esistenza dello spazio oscuro del catodo è spiegata dal fatto che gli elettroni non iniziano a scontrarsi immediatamente con gli atomi di gas, ma solo a una certa distanza dal catodo. La larghezza dello spazio buio del catodo è approssimativamente uguale al percorso libero medio degli elettroni: aumenta al diminuire della pressione del gas. Nello spazio oscuro del catodo, gli elettroni si muovono quindi quasi senza collisione, formando raggi di elettroni o di catodo. Se vengono praticati piccoli fori nel catodo, gli ioni positivi che bombardano il catodo, passando attraverso i fori, penetrano nello spazio dietro il catodo e formano un raggio nettamente limitato, chiamato raggi canale (o positivi), dal nome del segno della carica loro portano.

La distribuzione delle concentrazioni di ioni positivi ed elettroni in diverse parti della scarica è molto diversa. Poiché gli ioni positivi si muovono molto più lentamente degli elettroni, la concentrazione di ioni al catodo è molto maggiore della concentrazione di elettroni. Pertanto, una forte carica spaziale positiva sorge vicino al catodo, che provoca la comparsa di una caduta di potenziale catodico. Al contrario, nella regione della colonna positiva, le concentrazioni di ioni ed elettroni positivi sono quasi le stesse e qui non c'è carica spaziale. A causa dell'elevata concentrazione di elettroni, la colonna positiva ha una buona conduttività elettrica e quindi la caduta di tensione ai suoi capi è molto piccola.

Poiché la colonna positiva contiene sia ioni positivi che elettroni, qui si verifica un'intensa ricombinazione di ioni, il che spiega il bagliore della colonna positiva.

Vediamo che la caduta del potenziale catodico è necessaria per mantenere la scarica a bagliore. È grazie alla sua presenza che gli ioni positivi acquisiscono l'energia necessaria per la formazione di un'intensa emissione di elettroni secondari dal catodo, senza la quale la scarica bagliore non potrebbe esistere. Pertanto, la caduta di potenziale catodico è la caratteristica più caratteristica di una scarica a bagliore, che distingue questa forma di scarica di gas da tutte le altre forme.

La scarica a bagliore è ampiamente utilizzata come fonte di luce in vari tubi di luce a gas. Nelle lampade fluorescenti, la radiazione di scarica a bagliore viene assorbita da uno strato di sostanze speciali depositate sulla superficie interna del tubo, che, sotto l'azione della radiazione assorbita, a sua volta inizia a brillare. Con un'opportuna selezione di queste sostanze (fosfori), la radiazione da esse emessa può essere avvicinata alla luce del giorno. Tali tubi sono più economici delle tradizionali lampade a incandescenza.

I tubi luminosi a gas vengono utilizzati anche per scopi pubblicitari e decorativi, per i quali vengono dati i contorni di varie forme e lettere. Riempiendo i tubi con vari gas è possibile ottenere bagliori di vari colori (rosso per neon, verde-bluastro per argon).

Sfruttando il fatto che la caduta di potenziale del catodo dipende dal materiale del catodo, è possibile realizzare tubi gas-light con una bassa tensione di accensione. Quindi, ad esempio, in una lampada al neon, in cui due foglie di ferro rivestite con uno strato di bario fungono da elettrodi, a causa della piccola funzione di lavoro degli elettroni per il bario, la caduta del potenziale del catodo è solo di circa 70 V. Pertanto, la lampada si accende già quando viene acceso in una rete di illuminazione convenzionale. Tali lampade sono utilizzate per scopi di segnalazione in varie apparecchiature (lampade).

Nella pratica di laboratorio, una scarica a bagliore viene utilizzata per lo sputtering catodico di metalli, poiché la sostanza catodica nella scarica a bagliore passa gradualmente allo stato di vapore e si deposita sotto forma di deposito di metallo sulle pareti del tubo.

Il motivo dello sputtering catodico, con ogni probabilità, è che ogni ione positivo, quando entra in collisione con il catodo, trasferisce prima la sua energia a un piccolo gruppo di atomi di catodo. Ciò porta a un forte aumento locale della temperatura, che si verifica nelle singole aree microscopiche del catodo, che porta all'evaporazione del metallo in questi luoghi. Posizionando vari oggetti in una scarica a bagliore contro il catodo, diventa possibile ricoprirli con uno strato di metallo uniforme e durevole. Questo metodo, in particolare, viene utilizzato per la produzione di specchi metallici di alta qualità.