輝光放電管

在工作時，管內產生明顯的輝光。輝光的顏色決定於管內所充氣體的成分，如氖顯紅色，氬顯淺紫色，汞顯淡藍色，氦顯粉紅色等。常見的輝光放電管有氖管、穩壓管等。

低壓氣體中顯示輝光的氣體放電現象。在置有板狀電極的玻璃管內 充入低壓（約幾毫米汞柱）氣體或蒸氣，當兩極間電壓較高（約1000伏）時，稀薄氣體中的殘餘正離子在電場中加速，有足夠的動能轟擊陰極，產生二次電子，經簇射過程產生更多的帶電粒子，使氣體導電。輝光放電的特徵是電流強度較小（約幾毫安），溫度不高，故電管內有特殊的亮區和暗區，呈現瑰麗的發光現象。

輝光放電時，在放電管兩極電場的作用下，電子和正離子分別向陽極、陰極運動，並堆積在兩極附近形成空間電荷區。因正離子的漂移速度遠小於電子，故正離子空間電荷區的電荷密度比電子空間電荷區大得多，使得整個極間電壓幾乎全部集中在陰極附近的狹窄區域內。這是輝光放電的顯著特徵，而且在正常輝光放電時，兩極間電壓不隨電流變化。在陰極附近，二次電子發射產生的電子在較短距離內尚未得到足夠的能使氣體分子電離或激發的動能，所以緊接陰極的區域不發光。而在陰極輝區，電子已獲得足夠的能量碰撞氣體分子，使之電離或激發發光。其餘暗區和輝區的形成也主要取決於電子到達該區的動能以及氣體的壓強（電子與氣體分子的非彈性碰撞會失去動能）。

為了開發一種結構簡單、造價低廉的電子黑板，採用了以輝光放電管作為電子黑板像素並以電場或磁場控制書寫和擦除的方法；做了利用高壓靜電場或磁場對一定電壓下的輝光放電管進行控制，使其在“亮一滅”雙穩態之間轉化的實驗，實驗表明，輝光放電管及其控制方式可應用於電子黑板。由此開發了一種以輝光放電管為像素點陣的新型電子黑板，該電子黑板具有結構簡單、成本低廉、顯示效果好的特點。

傳統黑板限於技術水平已經沿用多年，隨著科技的不斷發展，電子黑板也在不斷研究，並取得了較大進展，但是，普遍存在成本高、使用不方便等問題。因此，試圖開發出一種廉價、可靠、環保和實用的電子黑板。根據當輝光放電管的電壓在其點燃電壓和熄滅電壓之間時，同時具有能自主發光和能存儲“亮一滅”雙穩態的這兩個特性，提出了一種採用輝光放電管點陣屏及獨特的控制方式的電子黑板。

電子黑板的核心為由輝光放電管組成的點陣屏。充滿稀有氣體的輝光放電管內含有兩個電極，兩個電極接上電源后，電極之間存在電場。當電源電壓高於點燃電壓即電極之間的電場大於電離電場時，稀有氣體原子被電離，空間中形成大量的電子和離子，大量的粒子被電場加速，碰撞激發中性氣體原子發出可見光或紫外光；氣體一旦被電離，隨著電壓下降，輝光放電逐漸減弱，但電場降到小於電離電場時，輝光放電仍然能維持；當電壓降到低於熄滅電壓即電場小於消電離電場時，輝光放電才終止。根據以上特點，可以對輝光放電管進行控制，使其在“一亮一滅”雙穩態之間轉變。具體做法是：保持輝光放電管電源電壓值小於點燃電壓且略大於熄滅電壓，此時由電源電壓產生的內電場略大於消電離電場且小於電離電場，輝光放電管不會發光，即輝光放電管穩定於“滅”穩態；若外加一個強電場與電源產生的內電場同向疊加，使合電場大於氣體的電離電場，可以使氣體被電離發光，即輝光放電管由“滅”穩態轉為“亮”穩態；強電場撤去后，由於電源電壓產生的內電場大於消電離電場，因此輝光放電仍然能維持，即輝光放電管穩定於“亮”穩態；若外加一個強電場與電源產生的內電場反向疊加，使合電場小於氣體的消電離電場，或外加垂直於放電等離子體的磁場，使等離子體受洛倫茲力偏轉拉長而不能被電源產生的內電場持，輝光放電停止，即輝光放電管由“亮”穩態轉為“滅”穩態。

輝光放電管問世已經多年，在許多領域都有應用，但往往僅利用輝光放電管能發光這一特性。本文描述的輝光放電電子黑板利用輝光放電管在點燃電壓和熄滅電壓之間同時具有能發光和能存儲“亮一滅”雙穩態這兩個特性，用外部靜電場和磁場控制，使電子黑板的發光部件和控制部件集輝光放電管於一體，使單個像素既能自主發光又能存儲“亮一滅”雙穩態，從而大大簡化了電子黑板的結構。該電子黑板結構簡單，是適合要求手寫的大面積電子屏，特別是像素能發光無需背光和照明，在有些場所有較大優勢。該裝置除可用作教學會議用電子黑板外，還可以作為公共場所的手寫信息公示牌，需及時更新信息的廣告牌等。