文档介绍：气体放电中等离子体的分析
一、 实验目的
1、 了解气体放电中等离子体的特性.
2、 利用等离子体诊断技术测定等离子体的一些根本参量.
二、 实验原理
1、 等离子体及其物理特性
等离子体有一系列不同于普通气体的特性：
高度电的电子电流:
I ■虬、您■:兽占°,S'营,卷 已踏
其中
4
取对数
其中
Ini.—些=常数
kTe
故
eU
Ini =咀+常数
kTe
可见电子电流的对数和探针电位呈线性关系.
图4
作半对数曲线,如图 4所示,由直线局部的斜率 tg',可决定电子温度 Te：
7； = — =坐四（幻
电子平均动能E e和平均速度ve分别为了:
Ve 二
.- me
式中m e为了电子水平.
由(4)式可求得等离子区中的电子密度:
式中I0为了U P=U s时的电子电流,S为了探针裸露在等离子区中的外表面积.
(2) 5
图5
双探针法是在放电管中装两根探针, 6所示.
在坐标原点,如果两根探针之间没有电位差,它们各自得到的电流相等,所以外电流为了零.
然而,一般说来,由于两个探针所在的等离子体电位稍有不同,所以外加电压为了零时, 电流 不是零.
随着外加电压逐步增加, Is1、Is2.
图6
双探针法有一个重要的优点,即流到系统的总电流决不可能大于饱和离子电流. 这是由于流
.
由双探针特性曲线,通过下式可求得电子温度T e:
t _e IM Ii2 dU
Te — U =Q
kLi+d dl
式中e为了电子电荷,k为了玻耳兹曼常数, Ii1、
dU
饱和离子流确定. dl U旧是u= 0附近伏安特性曲线斜率.
电子密度ne为了：
2ls M ne - 一 一
eS 旺
式中M是放电管所充气体的离子水平, .
由双探针法可测定等离子体内的轴向电场强度E
等离子体电位U 1和U 2,由下式得
.Ui-U2 el=-^
式中l为了两探针间距.
另一种方法称为了补偿法,接线如图 ,伏特表上的电位差
除以探针间距L,也可得到E L.
三、 实验数据
本实验用等离子体物理实验组合仪 （以下简称组合仪）、接线板和等离子体放电管.
放电管的阳极和阴极由不锈钢片制成,管内充***或***.
四、 实验内容
单探针法测等离子体参量
本实验采用的是电脑化X -Y记录仪和等离子体实验辅助分析软件,测量伏安特性曲线,算
tiffin
连好线路后接通电源, 使放电管放电,将放电电流调到需要值, 接通X-Y函数记录仪电源,
.
运行电脑化X -Y记录仪数据采集软件,
随着探针电位自动扫描,电脑自动描出U -I特性曲线,
分析软件处理数据,求得电子温度等主要参量.
双探针法
用自动记录法测出双探针伏安特性曲线,求T e和n e.
双探针法实验方法与单探针法相同,接线图如图 9所示.
5版
探针
单元
单元
0
t «
阴快捌射I
6 (
接 1^2 m
五、实验数据
单探针法
实验参数：
探针直径(mm) :
探针轴向间距(mm) :
放电管内径(mm) :
平行板面积(mmA2) :
平行板间距(mm):
亥姆霍兹线圈直径(mm) :
亥姆霍兹线圈间距(mm) :
亥姆霍兹线圈匝数： 400
放电电流(mA) : 99
单探针序号： 1
取样电阻值(Q ) : 750
实验结果：
U0 = V
I0 = uA tg ①=
Te = +004 K
Ve = +006 m/s
Ne = +018 n/mA3
Ee = -019 J
双探针法
实验参数：
探针直径(mm):
探针轴向间距(mm):
放电管内径(mm):
平行板面积(mmA2):
平行板间距(mm):
亥姆霍兹线圈直径(mm)
亥姆霍兹线圈间距(mm)
亥