تعریف لامپ نئون

تعریف لامپ نئون:
یکی از پرکاربردترین نوع از لامپ های تخلیه الکتریکی، لامپ نئون است. لامپ های تخلیه الکتریکی شامل محفظه ای شیشه ای بوده که هوای داخل آن را تخلیه و درون آن را از گازهای نجیب (نظیر نئون و زنون) پر می کنند.

در دو انتهای این محفظه شیشه ای، الکترودهایی جهت اعمال اختلاف پتانسیل وجود دارند (شکل 5).

تصویر (5): نمایی از الکترودهای ولتاژ بالا برای یک لامپ تخلیه الکتریکی

به عبارت دیگر اتم های گاز نئون از طریق اعمال اختلاف پتانسیل برانگیخته شده (تبدیل به پلاسما) و الکترون ها با تابش فوتون هایی با فرکانس (رنگ) ناحیه مرئی به ترازهای پایین تر می روند.

میزان ولتاژ اعمالی به گاز درون محفظه جهت تبدیل آن به پلاسما، بستگی به چگالی و فشار گاز درون محفظه دارد.

به طور حدودی میزان این ولتاژ در مرتبه کیلوولت است. لازم به ذکر است که این مقدار ولتاژ به ولتاژ شکست گاز نیز موسوم است. در واقع می توان گفت که این واژه از بحث شکست دی الکتریک ها در اثر اعمال میدان (ولتاژ) زیاد می آید.

با توجه به مطالب فوق، می توان فیزیک لامپ نئون را بر اساس شکل (6) به صورت زیر بیان کرد:

شکل (6): شماتیکی از فیزیک لامپ نئون

بر اساس شماره گذاری های شکل فوق، داریم:

1. محفظه ای شیشه ای که هوای داخل آن تخلیه و با گاز نجیب (بی اثر) نئون پر شده است.
2. در دو طرف محفظه الکترودهای ولتاژ بالا (High Voltage) جهت اعمال ولتاژ به گاز نئون و تبدیل آن به پلاسما وجود دارد. در شکل، الکترود سبز رنگ ترمینال مثبت و الکترود آبی رنگ ترمینال منفی است.
3. در صورتی که منبع تغذیه خاموش باشد، تنها گاز نجیب نئون در محفظه وجود دارد. همچنین هنگامی که لامپ خاموش شود، در اثر بازترکیب مجدد الکترون ها با اتم ها، رفته رفته پلاسمای موجود در محفظه از بین رفته و تبدیل به گاز معمولی نئون می شود که به دلیل پایداری اتم ها و الکترون ها، هیچ گونه تابشی را (حداقل در طیف مرئی!) شاهد نیستیم (این عمل تقریباً سریع رخ می دهد).
4. با اعمال اختلاف پتانسیل در مرتبه کیلوولت، گاز نئون درون محفظه، تبدیل به پلاسما (الکترون و یون مثبت) می شود. یون های ایجاد شده تمایل دارند تا به سمت الکترود منفی بروند. به هنگام کار با ولتاژهای بالا (به خصوص پروب های ولتاژ بالای آزمایشگاهی) رعایت نکات ایمنی بسیار مهم است.
5. الکترون ها نیز تمایل دارند تا به سمت الکترود مثبت بروند.
6. در این حین، الکترون ها، اتم های نئون (یونیزه نشده ها) و یون ها دائماً در حال برخورد با یکدیگر هستند. در پی این برخوردهای مکرر، الکترون های اتم و یون ها برانگیخته شده و می توانند فوتونی با فرکانس (رنگ) قرمز (طیف نارنجی - قرمز) تابش کنند.
7. برخوردهای مذکور با سرعت خیلی بالایی اتفاق می افتند. در نتیجه چشم ما شاهد تابشی پیوسته است. لازم به ذکر است که به دلیل دمای بالایی که لامپ نئون دارد، فوتون هایی با انرژی مادون قرمز (غیر قابل دیدن) نیز از لامپ نئون منتشر می شوند.