等离子体对外加磁场的响应特性的观察测量实验.pptVIP

等离子体对外加磁场的响应特性的观察测量实验 黄志鸿 07300720370 光信息科学与技术 dh2005直流辉光等离子体实验装置 观测到等离子体外加磁场时的改变 加磁场和未加磁场等离子体击穿电压不同，一般来说，加磁场后击穿电压增加。 等离子辉光放电唯象结构改变，从阳极辉光区一直延伸到接近阴极，出现近似周期性明暗变化的辉光区。 当此辉光区延伸到阳极，电压较小时，等离子体出现“超阻”现象（即等离子体辉光电流瞬间为零，等离子体电阻极大）。当辉光电压较大时，等离子体“超阻”现象消失。 击穿电压的改变 等离子中带电粒子受到外加磁场的洛伦兹力的作用，改变了原来阴极阳极间的运动轨迹。以单个离子为例。按照统计学说法，未加磁场时，离子受到阳极板的吸引，沿直线到达阳极板形成辉光电流。当外加磁场时，离子受到垂直于原速度方向和磁场方向的洛伦兹力的作用，运动轨道大致如下： 唯象结构改变 由于霍尔效应，电子子在玻璃管壁处多次辉光放电，产生会辉光类似于阴极辉光区。实际上，当磁场靠近等离子体时，随着磁场的增大，从阴极辉光区开始产生一个个近似周期间隔分布的亮区和暗区，亮区的外观颜色和亮度都和阴极相当，可对其光谱图进行验证。以下是利用探针法对近似周期性亮区和暗区每隔2mm取点所得等离子体密度（已去除原等离子体参数的影响）曲线图： “超阻现象” 此时等离子体使得所有的离子都无法到达阴极，等离子体状态被破坏，形成电中性。辉光电压较大时，原恒定的磁场已经无法使得此等离子体中所有离子都不能到达阴极，故若要再次达到“超阻”现象则需增加磁场强度。 实验前景 在外加亥姆霍兹线圈时，本实验装置还能完成探究击穿电压与外加磁场的关系。 外加磁场时，阴极产生的明纹（暗纹）间的间距逐渐增大，可以证明相应位置的电位分布的不均匀变化。由此实验原理，可利用磁场对等离子体此影响测量相应的电位分布。 当磁场和电压分别变化时，等离子体出现了“超阻”现象，由此实验原理，可探索磁场强度与产生“超阻”时的电压的关系。 经过改进的霍尔效应法实验装置和实验原理，本实验装置还可用于双探针法、光谱法、霍尔效应法测量等离子体参数的比较。 * * 实验改进既是在画圈处（即Ar等离子体放电管），垂直电场方向加均匀可变的磁场，观察测量等离子体对外加磁场的响应特性。 实验条件：在画圈处加蹄型磁铁，Ar等离子放电管所处位置大致为均匀恒定磁场。B大约为14mT。电极间距90mm。 故对于整个等离子体，若要达到气体击穿，对应击穿电压更高，以克服离子轨道弯曲的影响。 可见对于此时形成的明暗间隔区域，相应明纹（暗纹）间的间距逐渐增大。理论分析此明暗间隔区域，电子由于磁场的作用，在阴极区多次达到辉光放电。在左侧第一明纹处产生辉光后，再次被电场加速，到达第二明纹再次产生辉光，如此重复。明纹（暗纹）间的间距逐渐增大，可以证明相应位置的电位分布的不均匀变化。由此实验原理，可利用磁场对等离子体此影响测量相应的电位分布。