等离子体物理实验.ppt
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1、等离子体物理实验沈翔瀛07300190032合作人:朱宝成指导老师:乐永康一.实验原理n等离子体(Plasma)是一种由自由电子和带电离子为主要成分的物质形态,广泛存在于宇宙中,常被视为是物质的第四态,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。等离子体是由克鲁克斯在1879年发现的,1928年美国科学家欧文朗缪尔和汤克斯(Tonks)首次将“等离子体(plasma)”一词引入物理学,用来描述气体放电管里的物质形态。严格来说,等离子是具有高位能动能的气体团,等离子的总带电量仍是中性,借由电场或磁场的高动能将外层的电子击出,结果电子已不再被束缚于原子核,
2、而成为高位能高动能的的自由电子。 实验原理n低气压放电可分为三个阶段:暗放电、辉光放电和电弧放电。经典直流低气压放电在正常辉光放电区有如下区域:阿斯顿暗区、阴极辉光区、阴极暗区、阴极区、负辉光区、法拉第暗区、正电柱、阳极辉光区和阳极暗区。 二.实验内容n等离子的IV特性测定n气体击穿电压与电极间距的关系研究n验证帕邢定律n探针法测电子温度n等离子体的发射光谱研究三.实验步骤n抽真空:A检查仪器的完整性,连接好所有管路,安装好放电管部件B将高压输出电源线接至放电管两端的正负极板C检查水箱里有无冷却水,接通总电源D打开总电源开关E关闭电子流量计,打开隔膜阀,并依次接通冷却水电源,真空泵电源,抽真空
3、,接通电阻真空计电源F打开转子流量计,调节气体流量到一定值,调节隔膜阀,稳定工作气压,开高压,将工作选择打到辉光放电测量G缓慢调节高压调节,记录辉光放电和电流的测量结果绘制IV曲线 测量IV曲线测量IV曲线Paschen(帕邢定律)n在直流电气放电中,气体的击穿电压由下式决定: ()1ln/ln(1)bCpdVf pdApd验证帕邢定律n极板间距一定时,不同气压下的击穿电压测量极板间距一定时,不同气压下的击穿电压测量 n其中d分别为75mm、94mm、100mm。验证帕邢定律nPd一定时击穿电压测定一定时击穿电压测定 探针测量实验n实验原理图探针测量实验n根据探针测得的I-V关系曲线可以得到电子温度: (0,0)2IVieeITdIkdV探针测量实验探针测量实验n测量电子温度nP=21Pa U=400V I=2.04mA-1.87mAnP=40Pa U=338V I=2.5mAnP=40Pa U=415v I=5.5mA48.7 10eTK54.7 10eTK51.4 10eTK
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