ペニング混合物

ペニング混合物は、電気ガス放電ランプで使用されるガス混合物です。これは、ある不活性ガスと、主成分よりもイオン化電圧が低い別のガスの微量との混合物として定義されます。フランス・ミシェル・ペニングにちなんで名付けられました。^{[1] [2]}

よく知られているネオン照明やネオンランプ、ディスプレイには、純粋なネオンではなく、ペニング混合物が 充填されています。

クエンチングガスと呼ばれるもう一方のガスは、希ガスの最初の励起状態よりも低いイオン化エネルギーを持たなければなりません。励起されたが中性の希ガス原子のエネルギーは、衝突によるエネルギー移動によってクエンチングガス粒子をイオン化することができます。これはペニング効果として知られています。

一部のネオンランプ、特に定格電圧 120 ボルトのランプでは、約 98～99.5% のネオンと 0.5～ 2% のアルゴンの非常に一般的なペニング混合ガスが使用されています。この混合ガスは、ネオンまたはアルゴン単独よりもイオン化しやすく、管が導電性になり発光し始めるブレークダウン電圧を下げます。アルゴンの最適レベルは約 0.25% ですが、その一部は管に使用されているホウケイ酸ガラスに吸着されるため、損失を考慮してより高い濃度が使用されます。より高出力の管では、ガラスの温度が高いほどアルゴンの吸着量が多くなるため、より高いアルゴン含有量が使用されます。アルゴンは「ネオンライト」の色を変え、わずかに黄色みがかった色になります。一部のニキシー管で使用されているネオンガスには、さまざまな理由で少量の水銀蒸気が含まれており、青く光ります。

ネオンとアルゴンのペニング混合物は、ナトリウム蒸気ランプの始動ガスとしても使用され、ナトリウムの放出が始まる前のかすかなピンク色の輝きの原因となります。

プラズマ ディスプレイで使用されるペニング混合物は、通常、数百トルのヘリウムまたはネオンと少量のキセノンです。

アルゴン-キセノン、ネオン-アルゴン、アルゴン-アセチレン、キセノン-TMAの化学式を持つペニング混合物は、気体イオン化検出器の充填ガスとして使用されます。

その他の種類のペニング混合物には、ヘリウムとキセノンが含まれます。

• ガイガー・ミュラー管
• パッシェンの法則

• Druyvesteyn, MJ; Penning, FM (1940). 「低圧ガス中の電気放電のメカニズム」Rev. Mod. Phys. 12 (87): 87. Bibcode :1940RvMP...12...87D. doi :10.1103/RevModPhys.12.87.