Характер движения положительных или отрицательных ионов в газе, находящемся в электрическом поле, такой же, как и электронов, однако скорости движения их зна­чительно ниже, чем скорости движения электронов. Сред­няя скорость движения иона в отличие от средней скоро­сти движения электрона определяется главным образом скоростью теплового движения. Так, например, при ком­натной температуре скорость теплового движения ионов в воздухе приблизительно равна 500 метрам в секунду, тогда как при наложении электрического поля напряженностью в 100 в/см скорость движения иона в направлении электриче­ского поля равна всего лишь 2,2 м/сек. Это почти в 200 раз меньше, чем скорость теплового движения. Поэтому ионы по сравнению с электронами будут двигаться в направле­нии своего электрода чрезвычайно медленно.

При своем движении ион претерпевает очень большое чис­ло столкновений. Так, например, при движении иона в газе при атмосферном давлении он сталкивается миллиард раз в секунду с молекулами газа.

При этих столкновениях первичный ион может передать свой заряд молекуле такого же газа или молекуле какой - либо примеси, может присоединиться к молекуле, образо­вав сложный ион.

При подходе к поверхности металического катода положительный ион (например, ион аргона) создает у этой поверхности электрическое поле очень большой напряжен­ности (миллиарды вольт на один сантиметр). Но известно, что при напряженности электрического поля, равной при­мерно 30—50 млн. ejcMy из проводника выходят электроны. Поэтому при подходе к поверхности проводника на рассто­яние около 10 А положительный ион вырывает из провод­ника электрон. Это вырывание происходит без увеличения энергии электрона, то есть он выходит не через потенци­альный барьер, а проходит сквозь него (так называемый туннельный переход). Этот электрон захватывается поло­жительным ионом, который превращается при этом в ней­тральный атом. Но в зависимости от энергии иона, атом может быть как в нормальном состоянии, так и в возбуж­денном.

Если энергия возбуждения атома будет выше удвоенной работы выхода металла, он может вырвать из металла еще один электрон. Последний окажется свободным и начнет свое движение к аноду. Так, например, для медного катода работа выхода равна 4—4,5 эв, а потенциал ионизации ар­гона около 15,7 эв. При подходе к катоду ион затратит 4,7 эв На вырывание электрона из металла.

Поэтому нейтрализовавшийся ион аргона останется в возбужденном состоянии с энергией около 11 эв. Следо­вательно, такой атом имеет возможность вырывать из ме­талла еще один электрон, так как его энергия выше удво­енной работы выхода меди.