荧光灯灯泡与辐射检测的Geiger计数器有什么共同点？两个设备的功能都是基于汤森德出院。这种现象在充满气体空间中存在自由电子的存在可以触发通过离子化流过整个空间的“雪崩”，以约翰·西莉·汤森爵士的名字命名。这位重要的物理学家发现了电子雪崩过程，这是致力于研究气体电活动的终身职业的一部分。我们诱导和控制这种活动的能力对于许多有价值的技术至关重要，从上面提到的技术到等离子电视以及半导体制造中金属的电沉积。
气体中电子流的理论家
约翰·西莉·汤森（John Sealy Townsend）于1868年6月7日出生于爱尔兰戈尔韦。他于1895年进入英格兰剑桥的三一学院。物理学家J.J.汤姆森在三位一体的卡文迪许，实验室很快就会富有成果。到1897年，他发现了电子雪崩现象，也发现了一种测量基本电荷的方法（e）。1900年，他成为牛津大学实验物理学的第一位Wykeham教授。
约翰·西莉·汤森（John Sealy Townsend）。通过公共领域的图像通过Wikimedia Commons。
在他在牛津的职业生涯中发现：
- 离子如何与气体分子碰撞导致其电离
- Townsend系数，涉及单个电子产生的离子数量在给定距离上的气体
- 气体中电子的平均自由路径取决于其能量，与卡尔·拉姆索尔（Carl Ramsauer）所做的工作平行，现在被称为Ramsauer -Townsend效应
汤森（Townsend）在作为实验者和理论家的工作中，在第一次世界大战期间研究了皇家空军的无线无线电技术，他在牛津大学任教，直到1941年退休，当时他被封为爵士。他一直居住在牛津，直到1957年去世。
汤森出院的出现
是什么导致汤森德出院？为了帮助回答这个问题，我们可以使用ComsolMultiphysics®软件模拟电子雪崩的顺序动作。下面，您可以看到一个模型直流发光排放，发生在气体激光器和荧光灯灯泡中。
汤森德的排放只能在特定条件下出现。首先，如下所示，必须有一个充满电场的气体空间。
直流发光所需的条件模型。
模型的几何形状（左）和列内的电子密度的表面图（右）。
当电流针对阳极达到高阈值时，腔室中的气体分子将积极地电离。该分子将与阴极碰撞，导致其释放自由电子。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，从而导致进一步的电离，因为该分子释放了另一个游离电子。气体分子，现在是释放电子后的阳性离子，将被拉回阴极，在那里它将释放另一个电子，该电子将朝向阳极迁移。然后，此过程将重复，并成倍加速，直到自由电子的数量跨越从阴极到阳极的整个距离。
尽管这种对渐进电子雪崩的描述意味着它随着时间的推移而出现，但实质上是立即发生的。例如，在一个典型的Geiger比例计数器，它发生在不到一微秒的情况下。但是，正如“比例”一词所暗示的那样，汤森德放电及其效果可以通过仔细控制其启用条件来控制。
在荧光灯灯泡的情况下，这些条件包括：
- 维持Townsend排放所需的电流水平
- 电离时发出紫外光子的气体的使用
- 灯泡内部的磷光涂层
紫外线（由电离气体释放）与磷光器反应，从而使其通过玻璃灯泡发出可见光。
约翰·西莉·汤森（John Sealy Townsend）的遗产
通过系统化我们对当前如何流动气体如何流动的理解，约翰·西莉·汤森（John Sealy Townsend）帮助将一种神秘现象变成了具有多种应用的可控过程。
祝约翰·西莉·汤森（John Sealy Townsend）生日快乐！
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