简述气体击穿的汤逊理论。

 一、主要内容

 1. 电子碰撞电离 ：

汤逊理论认为，在电场作用下，电子被加速，获得足够的能量后与气体分子发生碰撞，使气体分子电离，产生新的电子和正离子。这个过程是气体放电的起始过程，也是维持放电的主要过程。 设电子在电场中从阴极到阳极运动过程中，单位行程上发生的碰撞电离次数为，它与电场强度和气体的性质有关。 

2. 正离子碰撞阴极产生二次电子发射：

放电过程中产生的正离子在电场作用下向阴极运动，当正离子撞击阴极时，可能使阴极释放出电子，这个过程称为二次电子发射。设每个正离子撞击阴极表面平均释放出的电子数为。 

3. 自持放电条件：

当一个初始电子在电场作用下由阴极向阳极运动过程中，通过碰撞电离产生的电子和正离子对数目达到一定值时，即使没有外部电离源的作用，放电也能持续进行下去，这种放电状态称为自持放电。 根据汤逊理论，自持放电的条件为，其中为电极间距离。这个条件表明，正离子在阴极表面产生的二次电子发射数等于初始电子在整个间隙中通过碰撞电离产生的电子数，从而使放电得以自持。 

二、意义和局限性

 1. 意义：

汤逊理论为理解低气压短间隙气体放电现象提供了一个重要的理论框架，能够解释许多实验现象，如放电电流与电压的关系、击穿电压与气体压力和电极间距的关系等。 该理论在气体绝缘、电晕放电等领域有广泛的应用，为设计和优化电气设备提供了理论依据。 

2. 局限性：

汤逊理论只适用于低气压短间隙的情况。在高气压、长间隙或不均匀电场中，汤逊理论不能很好地解释气体放电现象。 在高气压下，放电过程中会出现流注等现象，这些现象不能用汤逊理论来解释。此时需要其他理论，如流注理论来描述气体放电过程。