ペニング効果が理解できません。

質問

ペニング効果が理解できません。

＜ペニング効果＞
電子と衝突して励起したＡｒは、次に水銀原子と衝突して水銀原子を電離しそれが放電に寄与する。Ａｒの電離電圧が１５．７５ｅＶに対して励起電圧は１１．５ｅＶ、水銀の電離電圧は１０．４ｅＶ。すなわち、１１．５ｅＶで電離できるので、１５．７５ｅＶからみればそれだけ低い始動電圧になる。これをペニング効果という。

ここで、Arを混ぜる意味は何でしょうか??
水銀が10.4eVで電離するのであれば、準安定状態のAr(11.5eV)は必要ないように感じます。

どなたかご教授お願いいたします。

回答No.1

jacorro · ベストアンサー

僕の予想です。「プラズマ理工学入門　高村秀一著」を参考にしました。ただし、僕が間違ったことを書いていても、僕の理解が足りないだけで、高村秀一先生が間違っているわけではありません。

アルゴンを混ぜる理由は、2つあると思います。

1つは質問者様が仰るとおりペニング効果で、Agが直接励起する確率に加え、準安定状態のArがAgに衝突してAgが電離しArが基底状態に戻る過程が可能となるからです。後者が起こる確率が前者より（圧倒的に）高いのだと思います。

2つ目は、蛍光灯に水銀を大量に使うことができないからだと思います。
パッシェン曲線から考えると、蛍光灯の火花電圧を下げる為にはある程度のガス圧力が必要だと思います。この圧力を実現する為には大量の水銀が必要になりますが、安全な希ガスであるArで代替することで、安全性を確保できます。

僕はArの意味について、質問者様とは逆に「もともとは安全な希ガスのみを使って蛍光灯を作りたかったけれど、電離電圧が高い。そこで、水銀を少し混ぜて、励起した水銀からの光を利用することにした。」というように理解しています。

補足

御回答ありがとうございます。

やはり確立ですかね？衝突断面積が影響するのでしょうか？

あと蛍光灯に関してはそうかもしれませんね！！