| 13986122 15360 8522 910 1 тыс. ампер и выдерживать обратное напряжение до сотен кв. Известны приборы дугового разряда с самоподогревающимся катодом - аркатроны.
В приборах искрового разряда при подаче между двумя метал-лнч. холодными электродами напряжения, превышающего определённое значение (напряжение пробоя), возникает электрич. искра в виде ярко светящегося тонкого канала, обычно сложным образом изогнутого и разветвлённого. Давление газа в них десятки или неск. сотен кн/м2. Часто применяются смеси инертных газов с кислородом, углекислым газом и т. п. Время формирования искрового разряда очень мало - доли нсек. Свойство разрядного промежутка почти мгновенно изменять свою электропроводность в значит. пределах (электрич. сопротивление промежутка изменяется от долей ома до сотен Мом) используется в искровых разрядниках - неуправляемых и управляемых (тригатронах).
В приборах коронного разряда (стабилитронах и др.) ионизация газа происходит в области наибольшей напряжённости поля (область коронировация) при необходимом условии - резкой неоднородности электрич. поля между двумя электродами (напр., при коаксиальной форме электродов). Давление газа в них - сотни н/м2 и выше. Зависимость силы тока от напряжения, приложенного к электродам, представляет собой прямую, почти параллельную оси токов.
Отд. группу И. п. составляют: газоразрядные источники света, большинство из к-рых - приборы дугового разряда, работающие при высоком давлении газа (неск. сотен кн/м2); лампы высокой интенсивности излучения; эритемная лампа, дающая сильное ультрафиолетовое излучение; газовые лазеры (атомарные, ионные, молекулярные), являющиеся источниками когерентных электромагнитных колебаний светового диапазона волн, и т. д.
Известна также отд. группа И. п. (аттенюаторы, фазоеращатели, разрядники и др.), работа к-рых основана на взаимодействии сверхвысокочастотного поля и ионизированной области газа. О применении И. п. с различными видами разрядов см. в соответствующих статьях по конкретным классам И. п.
Лит.: Капцов H. А., Электрические явления в газах и вакууме, 2 изд., M.-Л., 1950; Власов В. Ф., Электронные и ионные приборы, 3 изд., M., 1960; Генис А. А., Горвштейн И. Л., Пугач А. В., Приборы тлеющего разряда, К., 1963; Черепанов В. П., Коневских В. M., Львов В. H., Газоразрядные источники шумов, [M-], 1968; Нил Д. M., Конструирование аппаратуры на ионных приборах с холодным катодом, пер. с англ., M., 1968; Черепанов В. П., Григорьев О. П., Вакуумные и газоразрядные вентили, M., 1969.
H. Г. Кашников.
ИОННЫЕ РАДИУСЫ, условные характеристики ионов, используемые для приблизительной оценки межъядерных расстояний в ионных кристаллах. Значения И. р. закономерно связаны с положением элементов в периодич. системе Менделеева. И. р. широко используются в кристаллохимии, позволяя выявить закономерности строения кристаллов разных соединений, в геохимии при изучении явления замещения ионов в геохимич. процессах и др.
Предложено неск. систем значений И. р. В основе этих систем обычно лежит след, наблюдение: разность межъядерных расстояний А - ХиВ - Хв ионных кристаллах состава AX и BX, где А и В - металл, X - неметалл, практически не меняется при замене X на аналогичный ему др. неметалл (напр., при замене хлора на бром), если координационные числа аналогичных ионов в сравниваемых солях одинаковы. Отсюда вытекает, что И. р. обладают свойством аддитивности, т. е. что экспериментально определяемые межъядерные расстояния можно рассматривать как сумму соответствующих "радиусов" ионов. Разделение этой суммы на слагаемые всегда базируется на более или менее произвольных допущениях. Системы И. р., предложенные разными авторами, отличаются гл. обр. использованием различных исходных допущений.
В таблицах приводят И. р., отвечающие разным значениям окислительного числа (см. Валентность). При значениях его, отличных от +1, окислительное число не соответствует реальной степени ионизации атомов, и И. р. приобретают ещё более условный смысл, т. к. связь может иметь в значит, мере ковалентный характер. Значения И. р. (в А) для нек-рых элементов (по H. В. Белову и Г. Б. Бокию): F- 1,33, Cl- 1,81, Br- 1,96, I- 2,20, О2- 1,36, Li+ 0,68, Na- 0,98, K+ 1,33, Rb+ 1,49, Cs+ 1,65, Be2+ 0,34, Mg2+ 0,74, Ca2+ 1,04, Sr2+ 1,20, Ba2+ 1,38, Sc3+ 0,83, Y3+0,97, La3+ 1,04. В. А. Киреев.
ИОННЫЙ ИСТОЧНИК, устройство для получения направленных потоков (пучков) ионов. И. и. является важной частью ускорителей заряженных частиц, масс-спектрометров, ионных микроскопов, электромагнитных разделителей изотопов (см. Изотопов разделение) и многих др. устройств.
ИОННЫЙ ЛАЗЕР, один из видов газового лазера.
ИОННЫЙ МИКРОСКОП, прибор, в к-ром для получения изображений применяется пучок ионов, создаваемый термоионным или газоразрядным ионным источником. По принципу действия И. м. аналогичен электронному микроскопу. Проходя через объект и испытывая в различных его участках рассеяние и поглощение, ионный пучок фокусируется системой электростатических или магнитных линз н даёт на экране или фотослое увеличенное изображение объекта (см. Электронная и ионная оптика).
Создано лишь неск. опытных образцов И. м. Работы по его усовершенствованию стимулируются тем, что он должен обладать более высокой разрешающей способностью по сравнению с электронным микроскопом. Длина волны де Бройля для ионов значительно меньше, чем для электронов (при одинаковом ускоряющем напряжении), вследствие чего в И. м. очень малы эффекты дифракции, к-рые в электронном микроскопе ограничивают его разрешающую способность. Др. преимущества И. м.- меньшее влияние изменения массы ионов при больших ускоряющих напряжениях и лучшая контрастность изображения. Расчёты показывают, что, напр., контрастность изображения органич. плёнок толщиной в 50 А, вызванная рассеянием протонов, в неск. раз должна превышать контрастность, вызванную рассеянием электронов.
К недостаткам И. м. относятся заметная потеря энергии ионов даже при прохождении через очень тонкие объекты, что вызывает разрушение объектов, большая хроматическая аберрация (см. Электронные линзы), разрушение люминофора экрана ионами и слабое фотография, действие. Эти недостатки привели к тому, что, несмотря на перечисленные выше преимущества И. м. по сравнению с электронным, он не нашёл пока прак-тич. применения. Значительно более эффективным оказался И. м. без линз - ионный проектор.
Лит.: The proceedings of the 3d International conference on electron microscopy, L., 1956, p. 220 - 99. Ю. M. Кушнир.
ИОННЫЙ НАСОС, вакуумный насос, в к-ром откачиваемый газ подвергается интенсивной ионизации, а образующиеся положительно заряженные ионы удаляются под действием электрич. поля. С помощью И. н. создают разрежение 10-4 н/м2 (10-6 мм рт. ст.).
ИОННЫЙ ОБМЕН, обмен ионов в растворах электролитов (гомогенный И. о.). При смешении разбавленных растворов электролитов, напр. NaCl и KNO3, в смеси присутствуют ионы Na+, K+, NO3- и Cl-. Равновесное состояние выразится в этом случае уравнением: NaCl + KNO3 <-> NaNO3 + KCl (реакция двойного обмена). Если одно из веществ, могущих получиться при взаимодействии, диссоциировано меньше других, равновесие сдвигается в сторону образования малодиссоциированного вещества. Равновесие сдвигается также в сторону образования летучего или малорастворимого продукта (если он выделяется из данной фазы) по реакциям:
[1026-1-23.jpg]
При выпаривании равновесного раствора прежде всего начинается кристаллизация соли (комбинации ионов), обладающей меньшей растворимостью. Избирательность кристаллизации может быть вызвана также добавлением органич. растворителей (спирт, ацетон, диоксан и т. п.).
При гетерогенном И. о. (ионообменная сорбция) обмен происходит между ионами, находящимися в растворе, и ионами, присутствующими на поверхности твёрдой фазы - иони-та- При соприкосновении ионита, насыщенного одним ионом, напр. H+, с раствором, содержащим др. ионы, напр. Na+ и Ca2+, происходит обмен ионов между раствором и ионитом: в растворе уменьшаются концентрации Na+ и Ca2+ и появляется эквивалентное количество ионов H+.
Гетерогенный И. о. имеет место при сорбции из растворов электролитов на нек-рых минералах (алюмосиликатах, гидратах окисей металлов, цеолитах), в клетках и мембранах живых организмов и в синтетич. ионообменных сорбентах. Гетерогенный И. о. широко применяется для обессоливания воды, идущей для питания котлов паром высоких параметров, в гидрометаллургии, в хим. и фарма-цевтич. пром-сти (см. Ионыты).
К. В. Чмутов.
ИОННЫЙ ПРОЕКТОР, автоионный микроскоп, бсзлинзовый ионно-оптич. прибор для получения увеличенного в неск. миллионов раз изображения поверхности твёрдого тела. С помощью И. п. можно различать детали поверхности, разделённые расстояниями порядка 2-ЗА, что даёт возможность наблюдать расположение отд. атомов в кристаллич. решётке. И. п. изобретён в 1951 нем. учёным Э. Мюллером, к-рый ранее создал электронный проектор.
Принципиальная схема И. п. показана на рис. 1. Положительным электродом и одновременно объектом, поверхность к-рого изображается на экране, служит остриё тонкой иглы. Атомы (или молекулы) газа, заполняющего внутр. объём прибора, ионизуются в сильном электрич. поле вблизи поверхности острия, отдавая ему свои электроны. Возникшие положит, ионы приобретают под действием поля радиальное (перпендикулярное поверхности острия) ускорение, устремляются к флуоресцирующему экрану (потенциал к-рого отрицателен) и бомбардируют его. Свечение каждого элемента экрана пропорционально плотности приходящего на него ионного тока. Поэтому распределение свечения на экране воспроизводит в увеличенном масштабе распределение плотности возникновения ионов вблизи острия. Масштаб увеличения т равен отношению радиуса экрана R к радиусу кривизны острия r, m = R/r (чем тоньше остриё, тем больше увеличение).
Рис. 1. Схема ионного проектора: 1 - жидкий водород; 2 - жидкий азот; 3 - остриё; 4 - проводящее кольцо; 5 - экран.
[1026-1-24.jpg]
Вероятность прямой ионизации газа в электрич. поле оказывается значительной, если на расстояниях порядка размеров атома (молекулы) газа создаётся падение потенциала порядка ионизационного потенциала этой частицы. Напряжённость такого поля чрезвычайно велика - от 2 до 6 в/А, т. е. (2-6)*108 в/см. Столь сильное поле легко создать у поверхности острия (на удалении 5-10 А от неё) при достаточно малом радиусе кривизны поверхности - от 100 до 1000 А. Именно этим (наряду со стремлением к большим увеличениям) обусловлено использование в И. п. образца в виде тонкого острия. Происходящий в И. п. процесс ионизации газа в сильном поле острия носит название автоион и з а ц и и.
Вблизи острия электрич. поле неоднородно - над ступеньками кристаллич. решётки или отд. выступающими атомами его локальная напряжённость увеличивается: на таких участках вероятность автоионизации выше и количество ионов, образующихся в единицу времени, больше. На экране эти участки отображаются в виде ярких точек. Иными словами, образование контрастного изображения поверхности определяется наличием у неё локального микрорельефа. Ионный ток и, следовательно, яркость и контрастность изображения растут с повышением давления газа, к-рое в И. п., однако, обычно не превышает примерно 0,001 мм рт. ст.; при более высоком давлении начинается газовый разряд.
Разрешающая способность И. п. зависит гл. обр. от касательных (относительно поверхности острия) составляющих тепловых скоростей ионов и от напряжённости поля у острия. В отличие от электронного проектора, в И. п. влияние дифракции на разрешающую способность относительно мало вследствие значительно большей (по сравнению с электронами) массы ионов. Далее, разрешение И. п. существенно зависит от поляризуемости а атомов (или молекул) рабочего газа; наиболее пригодны для использования в И. п. газы с малой а (водород, гелий). Большинство частиц газа достигает поверхности острия, не претерпев ионизации. При обычных темп-pax они затем покидают её, обладая значит, касательными составляющими скорости. При охлаждении острия до темп-ры жидкого водорода или азота (20-78 К) неионизованные молекулы на нек-рое время "прилипают" к нему, теряя свою кинетич. энергию. Их ионизация происходит после испарения с острия (для гелия на расстоянии ~5 А от него; локальное распределение поля на таком удалении от поверхности достаточно хорошо выявляет атомную структуру острия, см. рис. 2).
И. п. широко применяется для исследования атомной структуры чистых металлов и различных сплавов и её связи с их механич. свойствами; всевозможных дефектов в кристаллах, в частности дислокаций и повреждений, вызванных радиоактивным облучением; влияния способов обработки, напр, пластич. деформаций, на свойства материалов. С его помощью изучают процессы коррозии, адсорбции и десорбции, свойства тонких плёнок, осаждённых на поверхности металлов. Сопоставление результатов исследований в электронном проекторе и в И.п. позволяет получить значит, информацию об электронных свойствах металлов, сплавов и плёночных систем, чрезвычайно важную в совр. электронике. Ведутся работы, ставящие целью изучение с помощью И. п. структуры биологич. молекул.
Лит.: Мюллер Э., Автоионная микроскопия, "Успехи физических наук", 1967, т. 92, в. 2, с. 293; Автоионная микроскопия, пер. с англ., M., 1971.
ИОННЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, то же. что электростатический ракетный двигатель.
ИОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД, привод, состоящий из электродвигателя и ионного преобразователя, управляющего режимами работы двигателя. Изменяя подводимое к двигателю напряжение, можно менять частоту его вращения и тем самым регулировать режим работы электропривода. Напряжение может изме-яятъся дискретно (ступенчатое регулирование) при переключении отводов согла-•сующего трансформатора T (рис.) или ллавно при изменении угла регулирования вентилей преобразователя, пропускающих ток от сети Ui к электродвигателю Д. Управляющее напряжение на вентили подаётся устройством управления СУ. В качестве вентилей в И. э. малой и средней мощности обычно применяют тиратроны, а в мощных - игнитроны и якситроны.
Различают И. э. постоянного и переменного тока. В первом случае ток через преобразователь подаётся в обмотки .якоря или возбуждения двигателя постоянного тока; во втором-обмотки статора или ротора асинхронного или синхронного электродвигателя. Преобразователь И. э. постоянного тока выполняется в виде выпрямителя по мостовой схеме или с нулевым выводом. Преобразователь И. э. переменного тока представляет собой преобразователь частоты, собранный по схеме "выпрямитель - инвертор-." или по схеме с непосредств. связью. И. э. бывает реверсивным, т. е. допускающим изменение направления вращения дви-тателя, и нереверсивным. Для реверсирования обычно применяют переключающее устройство, к-рым в И. э. постоянного тока могут быть, напр., силовой механич. реверсор или дополнит, комплект вентилей; в И. э. переменного тока - изменением чередования фаз в СУ. И. э. применяется в прокатных станах, подъёмниках, мощных вентиляторах, станках, на ж.-д. подвижном составе. С 1960 в устройствах средней мощности И. э. заменяются электроприводами с полупровод |
