等离子体探究

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1、等离子体探究实验者：山博元学号：08300220020合作者：孙阳庭日期：12月8,15,22R摘要(abstract)："ordertoobtaininformationaboutthephysicalpropertiesofplasma,westudiedplasmaU-lrelations,measuredtheelectrontemperature,andusedspectrometertoobservedArplasmaspectroscopy.关键字：等离子体击穿电压电子温度原子光谱引言：等

2、离子体(Plasma)是一种由电子和离子为主要成分的物质形态，常被视为是物质的第四态，即等离子态。等离子体在材料、能源、信息、环境空间，空间物理都有广泛的应用。我们一般采用辉光放电的方法来获得并测罐等离了体。一.等离子体辉光放电各区域划分法#暗庠明鋒庠暑暗区正柱区(等离子体)探牟十卩曰扱卩曰图1:辉光放电各区域划分阴极：阴极由导电材料制成，二次电子发射系数疥寸放电管的工作有很大影响。阿斯顿(Aston)暗区：紧靠在阴极右边的阿斯顿暗区，在这个区域里电了密度和能量太低不能激发气体，所以出现了暗区。阴极辉光

3、区：紧靠在阿斯顿暗区右边的是阴极辉光区，其轴向长度取决于气体类型和气体压力。切极辉光有时紧贴在阴极上，并掩盖阿斯顿暗区。阴极暗区：这是在阴极辉光的右边比佼暗的区域，这个区域内有一个中等强度电场，将电了的能量加到足以产生电离，使负辉光区和负辉光右面的区域产生雪崩。负辉光区：紧靠在阴极暗区右边的是负辉光区，电子在阴极区被加速产生电离，在负辉光区产生强激发。法拉笫暗区：这个区紧靠在负辉光区的右边，净空间电荷很低，轴向电场也相当小。疋电柱：正电柱是准中性的，在止电柱中电场很小，探针法测电子温度就选取在这里。阳极

4、辉光区：阳极辉光区是在止电柱的阳极端的亮区，比止电柱稍强一些。阳极暗区：阳极暗区在阳极辉光和阳极本身之间，它是阳极鞘层，其电场高于正电柱的电场。二•等离子体辉光放电现象的观察。启动仪器，开机械泵，钢瓶，向放电管中充入Ar气，调节放气阀，进气阀的位置使得压强在50pa左右，加击穿电压使气休击穿。当电压较低吋，阴极辉光区，负极辉光区，阴极暗区明显，止光柱较弱。随着电压的增加，正光柱迅速伸长并发出耀眼紫光，而阴极辉光区等则被压缩直至消失。分析原因为当电压较小时，直流放电为典型的辉光放电，所以各个区域明显。当电

5、压逐渐增大时，直流放电转为弧光放电，因此在阳极处形成很强的光柱，因而阴极各个区域逐渐消失。三.等离子体u・l特性的测量调节旋钮至“等离子体电流测最”，保持气压，极板间距不变，在等离子体击穿后分别测量基板电压和极板电流，并记录数据。在笫一次实验时只测了一组数据，不能够反映等离子体电压电流和气压之间的关系，因此在笫二次实验时分别在20pa,40pa,60pa时测量三组数据，使用origin拟合得到如下曲线。Equationy二a+b*xAdj.RSqua0.995470.99852Value0.9734St

6、andardErr1Intercept-10.12930.387931Slope0.023355.2488E-41Intercept-23.36550.575851Slope0.060767.79135E-41Intercept•70.82736.104691Slope0.150130.0082660-P=20PaP=40PaP=80Pa30-6008001000U（v）图2：不同压强下等离了体U-I特性曲线由图可知，在20Pa和40Pa时，等离子体电压和电流基本成线性关系。在80Pa时，等离子体电流和

7、电压却呈现近似于抛物线的关系。分析原因为当气压较小吋，等离子体为正常的辉光放电，因此在电压电流不太大时程线性关系。当气压较大时，电流也较大，脱离了辉光放电U・l111!线的线性范围，并且随着电压升高，放电有向弧光放电发展的趋势，使得电流的上升速度大于电压的增加速度。四.等离子体击穿电压的测量保持pd乘积为3000pa.mm不变，取不同的p^d测量对应的击穿电压如卜d(mm)1501251007550P(Pa)2024304060U(V)441453447454452所有的击穿电压值都分布在440-455

8、的小区间内，由此可知，当pd乘积不变时，击穿电压基木也保持不变。再保持气压20Pa不变，分别在d=48mm和96mm时，改变气压P的值，从而得出击穿电压与pd之间的关系。极板间距48mmP(Pa)1.04.16.3102130405177U(V)828318300324368391435449457极板间距96mmP(Pa)0.551.65.07.29.017334679U(V)796390372356363393447508568使用or