汤森理论是指解释气体放电机制的最早理论。由英国物理学家J.S.E.汤森于1903年提出。

汤森在实验中发现，当两平板电极之间所加电压增大到一定值时，极板间隙的气体中出现连接两个电极的放电通道，使原来绝缘的气体电离变成电导很高的气体，有放电电流通过，间隙被击穿。汤森用气体电离的概念解释这一现象。他设想有n0个自由电子在电场作用下由阴极向阳极运动，只要电场足够强,电子在与气体分子碰撞时会引起后者电离，发展成电子崩。若每个电子在电场中移动单位距离时产生的电离次数为α(汤森电离系数),则可推知n0个自由电子在由阴极向阳极运动中经过距离n后将增加到n0e,而每个电子产生的正离子－电子对数为e-1。正离子在电场作用下向阴极运动，设每个正离子撞击阴极时引起的电子发射（称二次电子发射）的概率为r,则n0个自由电子引起电离后产生的二次电子数为rn0(e-1)。要使放电持续不断，则需使rn0(e-1)=n0或r(e-1)=1，这就是汤森自持放电的条件，又称汤森判别式1。

对于不同间隙介质都有不同的临界击穿电场强度Ec（大气中约30kV·cm）。间隙中的电场E低于Ec时，间隙不会击穿。在汤森判别式中,电离系数α 随外加电场强度E的增强而增大,因此电子的电离效应也加强。α 值必须足够大才能产生足够的电离次数及离子数，满足自持放电条件使间隙被击穿。实际过程比这要复杂一些，例如间隙中空间电荷的积累会引起电场畸变；阴极表面还存在光电发射和其他粒子轰击阴极表面的过程；间隙气体中还有光电离和电附着作用等。虽然自持放电包括的过程比较复杂,但判别式的形式仍是其中rm为包括了各种阴极表面过程的二次电子发射概率，μ为气体吸收系数。利用高速示波器可以测出放电发展过程中的电流变化。电流的周期性变化说明间隙中电离、阴极发射电子等一次次的循环。不满足自持条件时的放电，电流逐步减为零，此时间隙中气体未击穿，仍保持绝缘状态。汤森理论只适用于气压比较低、气压与极距的乘积(Pn)比较小的情况2。

1、气体放电过程中一般存在六种基本粒子：电子，正离子，负离

子，光子，基态原子（或分子），激发态原子（或分子）。 

2、光子能量,其中为光的频率，h为普朗克常数。 

3、原子能量由原子内部所有粒子共同决定，通常人们感兴趣的是原子最外层电子即价电子，因为气体放电过程主要是由最外层电子参加的。原子通常处于稳定的能级，成为基态（基态能量E1），当价电子从外界获得额外能量时，它可以跳跃到更高能级，此时原子处于激发态（激发态能量E2），电子处于激发态的时间很短，然后会跃迁到基态或低激发态，并以光子形式释放出能量。 

当电子获得的能量超过电离能时，电子就与原子完全脱离而成为自由电子，原子变为正离子。 

4、正离子也可被电离，负离子是电子附着到某些原子或分子上而

形成的。负离子的能量等于原子或分子的基态能量加上电子的亲和能。气体放电中的带电粒子是电子和各种离子（正离子和负离子）。每种离子都将影响气体放电的电特性，电子的作用通常占主导地位。 

5、波数等于波长的倒数，表示在真空中每厘米的波长个数。 

6、原子所处的状态取决于其核外电子的运动状态，可用四个量子数来描述3。

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