冷陰極潘寧放電原理可以用如圖1所示的結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)明,一個(gè)圓筒作為陽(yáng)極,在其兩端放兩電極, 一般接相同電位作為陰極, 將整個(gè)放電系統(tǒng)放入軸向磁場(chǎng)中。空間中殘存的電子、離子,在電磁場(chǎng)的作用下,產(chǎn)生輪滾線運(yùn)動(dòng),電子運(yùn)動(dòng)軌跡大大延長(zhǎng), 導(dǎo)致它與中性氣體分子的碰撞幾率增大, 提高了電離效率, 使得這種結(jié)構(gòu)在很低的氣壓下也能發(fā)生放電。

圖1　潘寧放電原理圖

        根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度B 和氣體密度n 的大小可以將潘寧放電分成幾類:

       ①在氣壓很低、磁場(chǎng)很弱時(shí)不發(fā)生自持放電。

       ②低氣壓放電模式, 此時(shí)放電的基本特點(diǎn)是: 由于磁場(chǎng)內(nèi)電子橫越磁場(chǎng)的速率遠(yuǎn)比離子慢,于是在放電空間內(nèi)形成過(guò)剩的電子云, 電子云使徑向電位下垂, 并在陽(yáng)極附近形成鞘層; 陽(yáng)極電流隨氣壓線性增加, 這是潘寧電離計(jì)(PIG)的基礎(chǔ); 此時(shí)并未在整個(gè)空間形成等離子體。

      ③高氣壓放電模式,當(dāng)氣壓大于1.3×10^-2Pa, 放電模式由低氣壓放電突然過(guò)渡到高氣壓放電。

       低氣壓放電模式還可以細(xì)分為兩種模式: ①低氣壓低磁場(chǎng)(LMF)模式; ②低氣壓高磁場(chǎng)(HMF)模式。