直流輝光放電等離子體參數測量,電光源06300310019楊深,實驗內容概述,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域的光譜測量與定性分析通過發射光譜計算正柱區電子溫度,實驗裝置,1,2,4,3,5,6,7,1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,8,1.輝光放電現象描述,陽極輝區,正柱區,法拉第暗區,陰極輝區,d=155mm,40pa,阿斯頓暗區,阿斯頓暗區：電子能量不足以大量激發,陰極輝區：電子能量高，發光最強,法拉第暗區：電子重新獲得能量,正柱區：等離子體,只有放電管足夠長才能出現明顯的正柱區！,2.雙探針法測量電子溫度與濃度,V1,V2,Vs,探針1,探針2,認為鞘層與探針面積相等，且鞘層內無碰撞，假設電子服從波爾茲曼-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,探針吸收的飽和離子流,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原因：鞘層厚度增大,曲線沒有過0的原因：兩探針的面積并非完全相等,探針I-V曲線,dI/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-V曲線,探針I-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）,假設激發態粒子濃度服從波耳茲曼分布,輻射功率,正柱區Ar光譜,用雙線法,電子溫度的計算,選擇能夠完全分辨的763.5nm和826.5nm譜線,探針法和光譜法得到的數據比較,出現數量級上的差異，主要原因：1.低氣壓放電時不能滿足LTE的假設2.光譜儀分辨率和測量范圍受限制,實驗展望：1.在提高分辨率的基礎上，選擇自吸收率小的光譜，如750.4nm，811.5nm，或者高激發態能級的譜線，如404.4nm，426.6nm2.采用更精確的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實驗沒有開Ar鋼瓶閥門，固可能有雜質氣體，但從前者的譜線看，也只有陰極區存在782.3nm，查閱資料，H無該譜線，O雖有，但激發電位過高，為47eV左右。有可能是陰極濺射，如Ba783.95nm，W在782nm783nm間有很多譜線，且二者激發電位都很低。,？,謝謝！,主要參考資料：氣體放電物理徐學基復旦大學出版社LightandlightsourcesPeterFlesch低溫氬等離子體中的單探針和發射發射光譜診斷技術牛田野物理學報第56卷第四期ModetransitionsinlowpressureraregascylindricalICPdischargestudiedbyopticalemissionspectroscopy,TCzerwiecJ.PhysDAppl.Phys.37,20042827Characterizationofargonplasmabyuseofopticalemissionspectroscopya