辉光放电等离子体诊断

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1、实验名称：辉光放电等离子体趁断一、实验目的了解等离子体的性质采用langmuir双探针测量等离子体参数二、实验原理：1、等离子体参数肚等离了体密度：单位体积内（一般以立方厘米为单位）某带电粒了的数目。心表示离子浓度，几表示电子密度。b:等离子体温度：对于平衡态等离子休（高温等离子体）温度是各种粒子热运动的平均量度；对于非平衡态等离了体（低温等离了体），由于电了、离了可以达到各自的平衡态，故耍用双温模型予以描述。一般用7；表示离子温度，久表示电子温度。c:等离子体频率：表示等离子体对电屮性破坏的反应快慢，是等离子体震荡这种集体效应的频率为。电子震荡频率:fJ嵌7肌加d:德拜长度：等离子体内

2、电荷被屏蔽的半径，表示等离子体内能保持的最小尺度。当电荷正负电荷置于等离子体内部时就会在其周围形成一个异号电荷的“鞘层”O徳拜长度:2、等离子体参数的静电探针诊断原理图8、等离子体探针原理图9、单探针法假设：仃)、被测空间是电中性的等离子体空间，电子密度久和离子浓度必相等，电子与离子的速度满足麦克斯韦速度分布；(2)、探针周围形成的空间电荷鞘层厚度比探针面积的线度小，这样可忽略边缘效应，近似认为艄层和探针的面积相等；(3)、电子和正离子的平均自由程比鞘层厚度大，这样可忽略鞘层屮粒子碰撞引起的弹性散射、粒子激发和电离；(4)、探针材料与气体不发生化学反应；(5)、探针表面没冇热电子和次级电

3、子的发射。则：对于插入等离子体的单探针有：随机电流:1=—n4根据玻耳兹曼定理：V-V比=5exp(e；')电子密度KLe式中：£为探针电位，孔为等离子体电位所以：探针电流叫exp4r(陆］〔q)、/cm>而对于插入等离了体的双探针有：设探针的面积分别为A】,A2；电位为VbV2；电压V=V」2R流过探针1,2的离子和电子电流分别为:i1+,i「，i2+,i2-o对双探针整体为悬浮的故：「+©+/2-=°则从2流入1的电流为：2A2++Z2--(■++■—)‘2++‘2-A++・)所以:•1-47叫一匕2IkTe,•1-4,(V2-^Si2+-—=i2_=-eA2Jrexpe—故:亠dV

4、(/=()¥=())2RT*e人致卜V函数关系曲线见下图:rti此可知：电子温度:等离了体密度:注：£=1.6x10"9库，"1・38><10必，"=11600K图11、理想双探针曲线三、实验仪器：DH2005直流辉光等离子体实验装置1、总电源开关2、冷却水电源开关3、真空泵电源开关4、电阻真空计开关5、高压电源开关6、探针电源7、高压调节旋钮8、高真空微调阀9、隔膜阀调节旋钮10、工作选择开11、电流量程选择开关12、探针电压调节电位器（粗调）13、探针电压调节电位器（细调）14、放电管电压测量表15、辉光电流测量表16、击穿电压测量表17、暗电流测量表18、探针电压表19、探针电流表

5、20、电阻真空计21、转子流量计22、总电源指示灯图11、理想双探针曲线三、实验仪器：DH2005直流辉光等离子体实验装置1、总电源开关2、冷却水电源开关3、真空泵电源开关4、电阻真空计开关5、高压电源开关6、探针电源7、高压调节旋钮8、高真空微调阀9、隔膜阀调节旋钮10、工作选择开11、电流量程选择开关12、探针电压调节电位器（粗调）13、探针电压调节电位器（细调）14、放电管电压测量表15、辉光电流测量表16、击穿电压测量表17、暗电流测量表18、探针电压表19、探针电流表20、电阻真空计21、转子流量计22、总电源指示灯