極性效應

極性效應（Polarity effect）是指在電火花加工時，相同材料兩電極的被腐蝕量是不同的，其中一個電極比另一個電極的蝕除量大的這種現象。如果兩電極材料不同，則極性效應更加明顯。

基本介紹

• 中文名：極性效應
• 外文名：Polarity effect
• 表達式：pKa (PK=-logKa )
• 套用學科：工業加工
• 適用領域範圍：工程、工業加工套用
• 適用領域範圍：工業加工、產品工藝領域

總概念

極性效應

Polarity effect

概念二

由於高場強下電極極性不同，空間電荷的極性也不同，對放電發展的影響也就不同，這就造成了不同極性的高場強電極的電暈起始電壓的不同以及間隙擊穿電壓的不同，稱為極性效應。

例如，在棒——板構成的不均勻不對稱電場中，正棒的電暈起始電壓大於負棒的電暈起始電壓；正棒的火花放電電壓小於負棒的火花放電電壓等。這是由於空間電荷影響的結果。

當棒具有正極性時，間隙中出現的電子向棒運動，進入強電場區，開始引起電離現象而形成電子崩，如圖1-11a所示。隨著電壓的逐漸上升，到形成自持放電爆發電暈之前，在間隙中形成相當多的電子崩。當電子崩達到棒極後，其中的電子就進入棒極，而正離子仍留在空間，相對來說緩慢地向板極移動。於是在棒極附近，積累起正空間電荷，如圖1-11b所示。

這樣就減少了緊貼棒極附近的電場，而略微加強了外部空間電場。因此，棒極附近的電場被削弱，難以形成流注，這就使得放電難以得到自持。

當棒具有負極性時，陰極表面形成的電子立即進入強電場，形成電子崩，如圖1-12a所示。當電子崩中的電子離開強電場區後，電子就不再能引起電離，而以越來越慢的速度向陽極運動。一部分電子直接消失於陽極，其餘的可為氧原子吸附形成負離子。電子崩中的正離子逐漸向棒極運動而消失於棒極，但由於運動速度較慢，所以在棒極附近總是存在著正空間電荷。結果在棒極附近出現了比較集中的正空間電荷，而在其後則是非常分散的負空間電荷，如圖1-12b所示。

負空間電荷由於濃度小，對外電場的影響不大，而正空間電荷將使電場畸變。棒極附近的電場得到增強，因而自持放電條件易於滿足、易於轉入流注而形成電暈放電。

圖1-13是兩種極性下棒——板間隙的電場分布圖，其中曲線1為外電場分布，曲線2為經過空間電荷畸變以後的電場。

已通過實驗證明，棒——板間隙中棒為正極性時電暈起始電壓比負極性時略高。

而極性效應的另一個表現，就是間隙擊穿電壓的不同。隨著電壓升高，在緊貼棒極附近，形成流注，產生電暈；以後在不同極性下空間電荷對放電的進一步發展起的影響就和對電暈起始的影響相異了。

當棒具有正極性時，若電壓足夠高，則棒極附近形成流注。由於外電場的特點，流注電漿頭部具有正電荷。頭部的正電荷減少了電漿中的電場，而加強了其頭部電場。流注頭部前方電場得到加強，使得前方電場易於產生新的電子崩，其電子被吸引入流注頭部的正電荷區內，加強並延長了流注通道，其尾部的正離子則構成了流注頭部的正電荷。流注及其頭部的正電荷使強電場區更向前移，好像將棒極向前延伸，於是促進了流注通道的進一步發展，流注通道的頭部逐漸向陰極推進。

當棒具有負極性時，雖然在棒極附近容易形成流注，產生電暈，但此後流注向前發展卻困難得多了。電壓達到電暈起始電壓後，緊貼棒極的強電場同時產生了大量的電子崩，匯入圍繞棒極的正空間電荷。由於產生了許多電子崩，造成了擴散狀分布的電漿層，基於同樣的原因，負極性下非自持放電造成的空間電荷也必將分數，這也有助於形成擴散狀分布的電漿層。這樣的電漿層起著類似增大了棒極曲率半徑的作用，因此將使前沿電場受到削弱。繼續升高電壓時，在相當一段電壓範圍內，電離只是在棒極和電漿層外沿之間的空間發展，使得電漿層逐漸擴大和向前延伸。直到電壓很高，使得電漿層前方電場足夠強後，才又將形成電子崩。電子崩的正電荷使得電漿層向陽極推進。由於同時形成許多電子崩，通道頭部也是呈擴散狀的，通道前方電場被加強的程度也比正極性下要弱得多。

所以，負極性下，通道的發展要困難得多。因此負極性下的擊穿電壓應較正極性時略高。

概念三

一個轉錄單位中的一個無意突變能抑制轉錄單位中隨後基因的轉錄。

根本原因

產生極性效應的根本原因在於：在加工時正極和負極表面分別受到電子和離子的轟擊而受到瞬時高溫熱源的作用,它們都受到電腐蝕,但即使兩電極材料相同,兩個電極的蝕除量也不相同。如果兩電極的材料不同,則極性效應更複雜。

通常認為放電時,電子奔向正極,由於電子質量小,加速度大,容易獲得較高的運動速度;而正離子質量大,加速度小,短時間不易獲得較高速度。所以當放電時間較短時,如小於30μs,電子傳遞給正極的能量大於正離子傳遞給陰極的能量,使正極蝕除量大於負極蝕除量,此時工件應接正極,工具電極應接負極,稱為“正極性加工”或“正極性接法”。反之,當放電時間足夠長時,如大於300μs,正離子被加速到較高的速度,加上它的質量大,轟擊負極時的動能也大,使負極蝕除量大於正極蝕除量,此時工件應接負極,工具應接正極,稱為“負極性加工”或“負極性接法”。這是因為隨著脈衝寬度即放電時間的加長，質量和慣性較大的正離子也逐漸獲得了加速，陸續地衝擊負極表面上，因此，它對負極地衝擊破壞作用要比電子對正極的衝擊破壞作用大。

極性參數

極性效應表征的是有關分子的酸性或鹼性。以下參數中的任何一個均可以給出極性效應以定量的量度。

(1)△Ms(酸性)或△Ms(鹼性)

△Ms(酸性)是溶質(ROH)在CC14和醚溶液中測得的紅外光譜中OH譜帶最大值的相對位移，△Ms(鹼性)是溶質(CH3OD)在苯中測得的紅外光譜中OD譜帶最大值的相對位移△Ms(酸性)或△Ms(鹼性)的數據分別與質子給予體或質子接受體的分子的相對氫鍵鍵合能力相聯繫。氫鍵鍵合能力愈大，表示一種酸(如醇或酚)給予質子的能力愈大或一種鹼(如醛、酮)接受質子的能力愈大。由於質子給予能力與質子接受能力表現出相反的趨勢，因此△Ms(酸性)的增加值等於△Ms(鹼性)的減小值。

一般來說，有機溶質的△Ms(酸性)增加，表示有關分子與膜的氫鍵鍵合能力增強，這種增強的結果就會減小膜與有機溶質間的排斥力。因此，隨著△Ms(酸性)的增加，有機物的分離度減小。或者說，隨著△Ms(鹼性)的增加，有機溶質與膜的氫鍵鍵合能力減小，因此膜與有機溶質間的排斥力增大，有機物的分離度增加。但當△Ms(鹼性)值超過隨某一化合物的種類而異的值時，隨著△Ms(鹼性)的增加，溶質分離度的增加甚微。

(2)解離常數Ka或pKa (PK=－logKa )

解離常數是水溶液中具有一定離解度的溶質的的極性參數。離解常數給予分子的酸性或鹼性以定量的量度，pKa減小，對於質子給予體來說，其酸性增加；對於質子接受體來說，其鹼性增加。

對於酸性有機物來說，隨著pKa的減小，一方面，有機溶質與膜的氫鍵鍵合能力增強，相當於溶質與膜間的吸引力增加，因而分離度下降；另一方面，它離解成為離子的傾向增加，相當於增強了該有機物與膜之間的靜電斥力，從而分離度升高。上述兩種作用的相伴相剋，起主導作用的因素決定著分離度高低的走向。因此，對於酸性分子來說，酸性的大小和pKa共同影響著溶質分離度。與酸性有機物有所不同，對於鹼性有機溶質來說，隨著pKa的減小，有機溶質與膜間的靜電斥力增加，去除率升高。

(3)Hammet數或Taft數

Hammet數σ是表示芳香族間位或對位取代基的極性常數，Taft數σ*是表示芳香族鄰位化合物或脂肪族化合物中取代基的極性常數。σ和σ*兩者定量表示取代基對有機分子的極性效應的影響；σ和σ*具有加和性；取代基的σ和σ*值愈低，它的電子收回能力(或質子給予能力)愈小。因此對一給定的官能團，σ和σ*值的降低相當於分子的酸性降低或鹼性增加。

一般來說，無論是酸還是鹼，有機溶質的分離度隨著σ和σ*值的減小而增加。

極性突變效應

極性突變是指指一個基因上發生的突變可抑止距其操縱子內啟動子較遠一側基因的表達。

無意義突變多數都顯示極性效應，但一般在其該突變順反子內的位置，距啟動子愈近，對操縱子後面的極性效應也愈強。

極性突變效應指在多順反子基因結構中，位於前面的結構基因發生無譯突變（nonsense mutation），致使翻譯終止，使多順反子中突變位點下游的基因不表達的現象。

減極性效應

電火花加工時，相同材料兩電極的被腐蝕量是不同的。其中一個電極比另一個電極的蝕除量大，這種現象叫做極性效應。如果兩電極材料不同，則極性效應更加明顯。

概念減極性效應編輯

一個轉錄單位中的一個無意突變能抑制轉錄單位中隨後基因的轉錄

根本原因減極性效應編輯

產生極性效應的根本原因在於：在加工時正極和負極表面分別受到電子和離子的轟擊而受到瞬時高溫熱源的作用,它們都受到電腐蝕,但即使兩電極材料相同,兩個電極的蝕除量也不相同。如果兩電極的材料不同,則極性效應更複雜。
通常認為放電時,電子奔向正極,由於電子質量小,加速度大,容易獲得較高的運動速度;而正離子質量大,加速度小,短時間不易獲得較高速度。所以當放電時間較短時,如小於30μs,電子傳遞給正極的能量大於正離子傳遞給陰極的能量,使正極蝕除量大於負極蝕除量,此時工件應接正極,工具電極應接負極,稱為“正極性加工”或“正極性接法”。反之,當放電時間足夠長時,如大於300μs,正離子被加速到較高的速度,加上它的質量大,轟擊負極時的動能也大,使負極蝕除量大於正極蝕除量,此時工件應接負極,工具應接正極,稱為“負極性加工”或“負極性接法”。這是因為隨著脈衝寬度即放電時間的加長，質量和慣性較大的正離子也逐漸獲得了加速，陸續地衝擊負極表面上，因此，它對負極地衝擊破壞作用要比電子對正極的衝擊破壞作用大。