Techniklexikon

Glimmentladung

Sonderform der Entladung, bei der die Erzeugung der Ladungsträger aus der Elektrode aufgrund eines starken elektrischen Felds erfolgt. Bei der G. bildet sich vor der Katode eine Ladungswolke aus, die ein Glimmlicht auf der Katode erzeugt. Diese Erscheinung wird in den Glimmlampen zur Lichterzeugung ausgenutzt (Ziffernanzeigeröhren, Signallampen u. ä.). Bei der G. ist die Lampenspannung in einem bestimmten Bereich nahezu von der Stromstärke unabhängig. Deshalb kann man die G. auch als Stabilisator verwenden. In der G. gibt es neben dem Glimmlicht auch andere Leuchterscheinungen (z. B. in der positiven Säule, das ist das Volumen zwischen den Elektroden), die bei den Leuchtröhren ausgenutzt werden. Atom- und MolekülphysikPlasmaphysik, Magnetohydrodynamik, dauerhafte selbständige Gasentladung mit kalten Elektroden. Typische Parameter sind 0,1 mA < I < 100 mA, 70 V < U < 500 V, 5 Pa < p < 10 kPa. Glimmentladungen, die mit Gleichstrom betrieben werden, weisen ein charakteristisches Muster von Leuchterscheinungen auf, deren hervorstechendste das negative Glimmlicht (Glimmlicht, negatives) und die positive Säule sind, die durch den Faradayschen Dunkelraum getrennt werden. Bei Wechselstrombetrieb dagegen nimmt das menschliche Auge nur ein gleichmässiges Leuchten wahr. Die Grösse des negativen Glimmlichts hängt kaum vom Elektrodenabstand ab, während die positive Säule bei Vergrösserung des Abstands den gesamten zusätzlichen Raum einnimmt und durch Verkleinerung des Abstands völlig zum Verschwinden gebracht werden kann. Diese Phänomene werden folgendermassen erkärt: In der gezündeten Glimmentladung lösen positive Ionen bei ihrem Aufprall auf die Kathode Elektronen aus, die zur Anode hin beschleunigt werden und im Abstand einer freien Weglänge durch Elektronenstossionisation für den Nachschub an Ionen sorgen. In diesem Bereich, dem negativen Glimmlicht, werden auch besonders viele Atome durch Elektronenstossanregung zum Leuchten gebracht. Aufgrund ihrer geringen Beweglichkeit stauen sich die Ionen im negativen Glimmlicht und schirmen fast das ganze Feld ab, so dass der grösste Teil der Spannung in einem relativ kleinen Bereich an der Kathode abfällt (Kathodenfall). Weiter zur Anode hin werden die Elektronen nur noch schwach beschleunigt und kriechen hauptsächlich durch Diffusion weiter. In diesem Bereich, dem Faradayschen Dunkelraum, reicht die Energie der Elektronen nicht zur Elektronenstossanregung aus, die Atome leuchten daher nicht. Ausserdem herrscht in diesem Bereich eine negative Raumladung, die die Elektronen in der sich anschliessenden positiven Säule wieder elektrostatisch zur Anode treibt.

Glimmentladung: Verlauf der Feldstärke, des Potentials und der Raumladung über die Röhre bei der Glimmentladung. 1: Kathodenschicht, 2: Kathodendunkelraum, 3: negatives Glimmlicht und Faradayscher Dunkelraum, 4: positive Säule.