等离子体发光球

等离子体在照明和广告行业获得广泛应用的同时,在过去30多年间,有数位艺术家也在利用等离子体放电效应作为艺术表现的工具。等离子体艺术的创始人可追溯到特斯拉谐振变压器(或称特斯拉线圈)等技术的发明人尼古拉·特斯拉。特斯拉最初发明的是等离子体发光球,或称等离子体求、闪电球或星云球等。等离子体发光球发出的光带若隐若现而变化莫测,神秘氤氲而令人迷醉。有一种成功的商业等离子体发光球产品名为“风暴之眼”。

等离子体发光球

等离子体发光球的外部为一个真空玻璃球罩,内有一个中心电极。一般情况下,球内充有压强为1~100torr的惰性气体。中心电极通常由钢绵制成,目的是为了在电场中形成一个局部高场强区域。发光球采用高频高压电源,商业化产品的电压一般为数千伏,频率从几千赫兹到几万赫兹不等。高电压击穿空气后,产生多条彩色光带,而采用高频设计,电流可在容性耦合作用下穿透玻璃并进入周围空气中。

为了形成所需光束,球内应保持高气压状态。丝状等离子体被加热后,在浮力作用下,光带随机上升到球体边缘。同时,温度较高的边缘区域具有较高的导电率,因此光带能够保持稳定,直至受到不稳定因素影响而解体。电荷聚集在电荷运行轨迹没有到达的位置,直至该处也被电离。随后,雾状区域内的电荷载体随即发生崩塌,成为一条离子轨迹。离子轨迹具有良好的导电性,是电流能够流向电路接地端而释放掉电荷。该区域发生放电后,离子轨迹随之消失,或沿着某一方向迁移至其他区域,该区域随后被充电。在发光球内部有足够电流的情况下,离子轨迹将一直存在下去。

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