荧光灯泡和辐射检测盖革计数器有什么共同点？这两种设备的功能都基于汤森放电这种现象是以约翰·西利·汤森爵士的名字命名的，在这种现象中，在充满气体的空间中，自由电子的存在会触发电子通过电离而在空间中流动的“雪崩”。这位重要的物理学家发现了电子雪崩过程，这是他毕生致力于研究气体中电活动的职业生涯的一部分。我们诱导和控制这类活动的能力对许多有价值的技术至关重要，从上述技术到等离子电视和半导体制造中的金属电沉积。
气体中电子流动的研究者和理论家
约翰·西利·汤森于1868年6月7日出生于爱尔兰戈尔韦。1895年，他进入英国剑桥的三一学院。他的实验研究物理学家J.J.汤姆森在三一学院的卡文迪什实验室，很快就会证明是卓有成效的。到1897年，他发现了电子雪崩现象和测量基本电荷的方法(E)1900年，他成为牛津大学第一位Wykeham实验物理学教授。
约翰·西利·汤森。通过维基媒体公地.
在汤森牛津大学的职业生涯中发现:
- 离子与气体分子碰撞如何导致电离
- 汤森系数，涉及单个电子在给定距离内通过气体产生的离子数
- 气体中电子的平均自由程取决于它们的能量，与卡尔·拉姆绍尔所做的功平行，即现在所说的拉姆绍尔-汤森德效应
在第一次世界大战期间，汤森德作为一名实验者和理论家，为皇家空军研究无线无线电技术，并在牛津任教，直到1941年退休，他被授予爵位。他一直住在牛津，直到1957年去世。
汤森放电的出现
是什么导致汤森放电？为了帮助回答这个问题，我们可以使用COMSOL Multiphysics®软件模拟电子雪崩的顺序动作。下面，你可以看到一个模型188金宝搏优惠直流辉光放电，这种现象出现在气体激光器和荧光灯泡中。
汤森放电只能在特定条件下出现。首先，必须有一个充满气体的空间受到电场的影响，如下面的模型所示。
直流辉光放电所需条件的模型。
模型几何图形（左）和柱内电子密度的表面图（右）。
当流向阳极的电流达到足够高的阈值时，腔室中的气体分子将正电离。这个分子将与阴极碰撞，使其释放出一个自由电子。如果自由电子以足够的力出现，它将与另一个气体分子碰撞，当该分子释放另一个自由电子时，导致进一步电离。气体分子现在是一个正离子，在释放一个电子后，它将被拉回到阴极，在那里它将释放另一个电子，而另一个电子将向阳极迁移。然后，这个过程将重复，以指数方式加速，直到自由电子的数量跨越从阴极到阳极的整个距离。
虽然这种对渐进式电子雪崩的描述意味着它会随着时间的推移而出现，但它本质上是瞬间发生的。例如，在一个典型的盖革比例计数器，它发生在不到一微秒的时间内。但正如“比例”一词所暗示的，汤森放电及其影响可以通过仔细控制其有利条件来控制。
对于荧光灯泡，这些条件包括：
- 维持汤森放电所需的电流水平
- 使用电离时会发射紫外线光子的气体
- 灯泡内部的磷光体涂层
紫外线（由电离气体释放）与磷光体反应，使其通过玻璃灯泡发出可见光。
约翰·西利·汤森的遗产
John Sealy Townsend致力于使我们对电流如何流经气体的理解系统化，从而帮助我们将一种神秘的现象转化为一种具有多种应用的可控过程。
让我们祝约翰·西利·汤森生日快乐！
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