等离子体有关性质的测量系列.ppt

等离子体有关性质的测量系列实验 高雪辰 06300190027 何为等离子体? 如果对气体持续加热，使分子分解为原子并发生电离，就形成了由离子、电子和中性粒子组成的气体，这种状态称为等离子体。 通常被视为物质除固态、液态、气态之外存在的第四种形态，被称为等离子态，或者“超气态”。等离子体具有很高的电导率，与电磁场存在极强的耦合作用。 我们的实验 观察直流低压放电现象、测量辉光等离子体伏安曲线 测定气体击穿电压 采用双探针法测量辉光放电时电子温度及等离子体密度 直流低压放电现象观察及伏安曲线测量 低压放电三个阶段：暗放电、辉光放电和电弧放电 三个阶段从现象上来看是放电强度不同，本质在于放电电压和放电电流之间存在显著差异 低压放电现象 辉光放电中电压—电流关系 结论 电流随着电压的升高而加大 气压升高时，电流增加的速度更快 气体击穿电压测定 帕邢定律 某一特定气体的击穿电压仅仅依赖于pd乘积 pd乘积不变时击穿电压 pd = 4000 Pa*mm 横坐标：气压值； 纵坐标：击穿电压 pd单调变化时击穿电压 击穿电压随pd乘积的增加而上升 若d不变，p增加时击穿电压变大 若p不变，d增加时击穿电压变大 双探针法测量等离子体电子温度 假设： a) 被测空间是电中性的等离子体空间，电子与离子的速度满足麦克斯韦速度分布； b) 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，近似认为鞘层和探针的面积相等； c) 电子和正离子的平均自由程比鞘层厚度大，这样可忽略鞘层中粒子碰撞引起的弹性散射、粒子激发和电离； d) 探针材料与气体不发生化学反应； e) 探针表面没有热电子和次级电子发射。 电子温度及理想双探针实验曲线 Te = 7.10E4 K Te = 6.58E4 K Te = 7.53E4 K 功率相同时，气压增大，电子温度降低 气压相同时，功率增大，电子温度升高 一些问题的讨论 我们在实验中发现辉光电流并不稳定，时而上升时而下降。——这与实验过程中压强的控制有关。在实验一中我们看到，压强的变化可以使得电流发生改变，在实验中很难保证转子流量计与隔膜阀正好处于平衡状态，所以气压实际上一直处于微小的变化当中，所以电流也会不大稳定。 一些问题的讨论 在辉光放电档打开高压的时候有很多次整个设备都跳闸了。——经过几次反复实验我发现我们每次开高压前都把高压调节旋钮调到最小，这样，当打开高压时有一个瞬间的极大地反向电流出现，正是这个大电流使得设备跳闸。后来我们每次把高压调节旋钮调到适当程度再开高压，跳闸问题得到解决。 一些问题的讨论 在用双探针法测量等离子体电子温度的实验中，我发现我们测的 I-V 曲线电流相对于电压轴的交点并不对称。这可能由以下原因导致： 两探针表面积不同 探针所在处等离子体电位不等 谢谢各位！ 高雪辰 06300190027