永磁板中磁化等离子体鞘层的实验研究-等离子体物理专业论文.docx

研究生优秀毕业论文中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的 成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或 撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作 了明确的说明。作者签名：签字日期：中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学 拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构 送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中 国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内 容相一致。必威体育官网网址的学位论文在解密后也遵守此规定。作者签名：堡当导师签名： 雄 口公开口必威体育官网网址(——年)签字日期：签字日期：万方数据摘要摘要鞘层的研究一直是等离子体领域最基本和最重要的问题之一。近年 来，磁化鞘层的研究受到越来越多的关注。在理论方面已经有大量工作， 而随着诊断技术的发展，在实验方面也有了一些工作。理论方面的工作主 要集中在斜磁场情况下的离子鞘分布，实验工作相对较少，只有为数不多 的几个研究组开展研究，主要针对不同磁场强度和磁场方向情况下的磁化 离子鞘电势分布以及离子速度分布函数的诊断，然而磁化等离子体中的电 子鞘实验工作没有报道。本实验工作在双等离子体装置基础上，在实验区放置两块平行磁板 (直径160mm，间；疆140mm)产生稳定磁场，磁板中的磁场强度可以达 到1200高斯，这是之前同类研究中所没有达到的稳定磁场强度。在磁板中 央放置一个金属盘并对其加偏压，在金属盘的附近将会形成鞘层。在此实 验中，磁场方向是与金属盘面(即壁面)方向平行的。本实验重点研究金 属盘偏压和气压对磁化离子鞘和电子鞘的影响，并研究高能离子束对磁化 电子鞘的影响以及金属盘上下游磁化电磁鞘的差异。主要的实验结论如 下：1．磁板的引入对双等离子体装置实验区的等离子体状态影响很大。磁场 阻碍等离子体扩散进入磁板内部，极大地降低了等离子体密度。同 时，磁场的存在引起了电子温度的下降以及空间电势的降低。在磁场 中，气压升高时，碰撞的作用增加，等离子体密度和电子温度同时降 低。金属盘仅影响其附近几厘米内的等离子体状态，而双等离子体装 置中间的隔离栅网的偏压将对实验区等离子体状态有明显作用，偏压 越高，等离子体密度越高，电子温度减小。2．金属盘悬浮时，由于平行磁场的影响，在其附近将会形成磁化电子 鞘，电势有一个最低点，即形成虚阴极结构，之后到主等离子体区为 离子鞘。随着气压的升高，电子鞘和虚阴极结构均明显变弱。3．当金属盘外加负偏压时在其附近形成磁化离子鞘，随着金属盘偏压降 低，离子鞘的深度和宽度均线性增加。气压的变化对磁化离子鞘的影万方数据摘要响不大。4．对于盘加正偏压的电子鞘的情况，由于磁板区域内等离子体密度的 显著降低，德拜长度大大增大，达到cm量级，使得电子鞘容易诊断 (磁板外区域电子鞘非常窄，不易诊断)。与悬浮鞘结构类似，电势 分布存在虚阴极结构，之后为浅的离子鞘。随着金属盘偏压升高，磁 化电子鞘变深而宽度基本保持不变。气压升高时，电子鞘变窄，虚阴 极结构变弱，离子鞘变浅。高能离子柬的存在将增强离子鞘而减弱电 子鞘，同时虚阴极结构变弱。另外，金属盘下游鞘层的深度和宽度均 明显大于上游。关键词：磁化等离子体、电子鞘、离子鞘、虚阴极、永磁板万方数据AbstractAbstractStudies on sheath have been the most fundamental and significan— t questions in plasma physics．In recent years，research on magnetized plasma sheath has attracted more and more attention．There have been many theoretical works on magnetized plasma sheath．Meanwhile，exper—imental studies have been also progressing with the development of diag—nostic methods．The theoretical works foCUS on magnetized ion sheath in oblique magnetic fields．Experimentally，magnetized ion sheath with different magnetic intensity or orie