Gasentladung

Als Gasentladung werden Vorgänge bezeichnet, bei denen elektrischer Strom durch ein Gas fließt. Dieser Stromfluss ist nur nach Bildung eines Plasmazustandes im Gas möglich. Ein Plasma entsteht dabei durch Stoßionisation mit Lawineneffekt. Gasentladungen benötigen daher eine bestimmte elektrische Mindest-Feldstärke, um zu entstehen oder aufrechterhalten zu werden.

Gasentladung an einer Hochspannung führenden Metallspitze

Ist zur Aufrechterhaltung der Gasentladung eine ständige Zufuhr von freien Elektronen nötig, heißt sie unselbstständige Entladung. Bei einer selbstständigen Gasentladung setzt dagegen jedes Elektron auf seinem Weg „netto“ mindestens ein neues Elektron frei, d. h., die Entstehungsrate der Ionen übersteigt die Rekombinationsrate. Die einmal gezündete selbstständige Entladung benötigt daher zum weiteren „Brennen“ nur noch Energie aus der Spannungsversorgung.

Die Gasentladung strahlt Licht, Ultraviolett- und/oder Infrarotstrahlung aus, weil außer der Ionisation auch Anregung von Hüllenelektronen stattfindet. Bei sehr geringem Druck können Elektronen beim Rückfall auf niedrigere Energieniveaus Photonen charakteristischer Energien emittieren. Bei hohem Druck wie beim Lichtbogen oder in einer Quecksilberdampf-Hochdrucklampe stören sich die Atome gegenseitig, wodurch die Spektrallinien extrem verbreitert werden und kaum identifizierbar sind.

Plasmabildung und Gasentladungen sind auch elektrodenlos mittels eines Hochfrequenzfeldes möglich. Diese Möglichkeit wird in Induktionslampen und manchen Lasern genutzt.

Anwendungen

• Lichtbögen, z. B. zum Schweißen und in Hochdruck-Gasentladungslampen
• Glimmentladungen in Leuchtstoffröhren, Glimmlampen, Plasmabildschirmen, Plasmalampen
• Funkenentladungen, zum Beispiel zur Zündung in Verbrennungsmotoren
• Fotoblitzgeräte im oder am Fotoapparat
• Plasmatrons zum Schneiden und Schweißen
• Duoplasmatron
• Pumpentladungen von Gaslasern, z. B. HeNe-Laser, Stickstofflaser, CO₂ -Laser, Argon-Ionen-Laser, Excimerlaser
• Geiger-Müller-Zählrohr
• Ionisations-Vakuummeter
• Quecksilberdampfgleichrichter (z. B. Thyratron)
• Geißlersche Röhre
• Koronaentladung verursachen bei Hochspannungsleitungen Energieverluste
• Stille elektrische Entladung werden zur Erzeugung von Ozon benötigt

Literatur

Lehrbücher der Experimentalphysik, z. B. Christian Gerthsen: Physik, 6. Aufl., Heidelberg 1960, S. 300-301