直流輝光放電等離子體參數(shù)測量-復旦大學物理教學試驗中心Fudan

直流輝光放電等離子體

參數(shù)測量

電光源06300310019

楊深試驗內(nèi)容概述測量輝光放電伏安特性曲線驗證帕邢定律（擊穿電壓）雙探針法測量電子溫度與濃度不同放電區(qū)域的光譜測量與定性分析通過放射光譜計算正柱區(qū)電子溫度試驗裝置12435671抽氣口，接機械泵2陽極3雙探針4陰極5冷卻水管6進氣口7DH直流輝光等離子體試驗臺8放電管81.輝光放電現(xiàn)象描述陽極輝區(qū)正柱區(qū)法拉第暗區(qū)陰極輝區(qū)d=155mm,40pa阿斯頓暗區(qū)阿斯頓暗區(qū)：電子能量不足以大量激發(fā)陰極輝區(qū)：電子能量高，發(fā)光最強法拉第暗區(qū)：電子重新獲得能量正柱區(qū)：等離子體只有放電管足夠長才能出現(xiàn)明顯的正柱區(qū)！2.雙探針法測量電子溫度與濃度V1V2Vs探針1探針2認為鞘層與探針面積相等，且鞘層內(nèi)無碰撞，假設電子聽從波爾茲曼-麥克斯韋分布，離子被鞘層加速而具有單一能量探針鞘層雙探針整體懸浮流過探針的盡電流若近似認為則因此，知道飽和離子流和零點處斜率即可求出電子溫度探針吸取的飽和離子流此即為等離子體密度等離子體dI/dV(V=0)=0.087(uA/v),I+=1.11(uA)

飽和離子流段與理論不符的緣由：鞘層厚度增大曲線沒有過0的緣由：兩探針的面積并非完全相等探針I(yè)-V曲線20pa2W40pa2W40pa4W電子溫度(104k)7.406.747.37電子密(1011/cm-3)2.273.483.52dI/dV(V=0)=0.14(uA/v),I+=1.63(uA)

dI/dV(V=0)=0.136(uA/v),I+=1.73(uA)探針I(yè)-V曲線探針I(yè)-V曲線3.光譜測量（1）光譜儀定標：a用光譜儀測量標準燈的光譜b在已知標準燈光譜（廠家）的基礎上，進行

擬合插值，得到對應波長的強度值c通過強度比得到不同波長的響應值（2）通過光學導軌固定光纖探頭（原創(chuàng)）假設激發(fā)態(tài)粒子濃度聽從波耳茲曼分布輻射功率正柱區(qū)Ar光譜λ（nm）Ej(eV)Ei(eV)g750.413.4811.621751.513.2711.621763.513.1711.555772.3713.1511.553772.4213.3311.723826.513.2811.833800.613.1711.625801.513.0911.555840.813.311.835842.513.0911.625852.113.2811.833912.312.9111.553用雙線法電子溫度的計算選擇能夠完全辨別的763.5nm和826.5nm譜線探針法和光譜法得到的數(shù)據(jù)比較出現(xiàn)數(shù)量級上的差異，主要緣由：1.低氣壓放電時不能滿足LTE的假設2.光譜儀辨別率和測量范圍受限制λ（nm）Aji（s-1）Ei（eV）Ej(eV)組態(tài)LScouple763.52.45e+711.5513.173p54p-3p54s3P2-3P2

826.51.53e+711.8313.283p54p-3p54s

3P1-1P120pa2W40pa2W40pa4W探針法（K）7.40×1046.74×1047.37×104光譜法(K)2.77×1032.61×1032.85×103試驗展望：1.在提高辨別率的基礎上，選擇自吸取率小的光譜，如750.4nm，811.5nm，或者高激發(fā)態(tài)能級的譜線，如404.4nm，426.6nm2.接受更精確的C-R模型，考慮碰撞過程4未解之謎兩次試驗差別在于第一次試驗沒有開Ar鋼瓶閥門，固可能有雜質(zhì)氣體，但從前者的譜線看，也只有陰極區(qū)存在782.3nm，查閱資料，H無該譜線，O雖有，但激發(fā)電位過高，為47eV左右。有可能是陰極濺射，如Ba783.95nm，W在782nm～783nm間有很多譜線，且二者激發(fā)電位都很低。？感謝！主要參考資料：《氣體放電物理》徐學基復旦高校出版社《Lightandlightsources》PeterFlesch低溫氬等離子體中的單探針和放射放射光譜診斷技術(shù)牛田野物理學報第56卷第四期ModetransitionsinlowpressureraregascylindricalICPdischargestudiedbyopticalemissionspectroscopy,TCzerwiecJ.PhysDAppl.Phys.37,20042827Characterizationofargonplas