直流輝光放電等離子體參數(shù)測量-復(fù)旦大學(xué)物理教學(xué)試驗(yàn)中心Fudan.ppt

直流輝光放電等離子體參數(shù)測量,電光源06300310019楊深,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容概述,測量輝光放電伏安特性曲線驗(yàn)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發(fā)射光譜計(jì)算正柱區(qū)電子溫度,實(shí)驗(yàn)裝置,1,2,4,3,5,6,7,1抽氣口，接機(jī)械泵,2陽極,3雙探針,4陰極,5冷卻水管,6進(jìn)氣口,7DH直流輝光等離子體試驗(yàn)臺(tái),8放電管,8,1.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(qiáng),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,V1,V2,Vs,探針1,探針2,認(rèn)為鞘層與探針面積相等，且鞘層內(nèi)無碰撞，假設(shè)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(rèn)為,則,因此，知道飽和離子流和零點(diǎn)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(yè)-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(yè)-V曲線,探針I(yè)-V曲線,3.光譜測量,（1）光譜儀定標(biāo)：a用光譜儀測量標(biāo)準(zhǔn)燈的光譜b在已知標(biāo)準(zhǔn)燈光譜（廠家）的基礎(chǔ)上，進(jìn)行擬合插值，得到對應(yīng)波長的強(qiáng)度值c通過強(qiáng)度比得到不同波長的響應(yīng)值,（2）通過光學(xué)導(dǎo)軌固定光纖探頭（原創(chuàng)）,假設(shè)激發(fā)態(tài)粒子濃度服從波耳茲曼分布,輻射功率,正柱區(qū)Ar光譜,用雙線法,電子溫度的計(jì)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(shù)據(jù)比較,出現(xiàn)數(shù)量級(jí)上的差異，主要原因：1.低氣壓放電時(shí)不能滿足LTE的假設(shè)2.光譜儀分辨率和測量范圍受限制,實(shí)驗(yàn)展望：1.在提高分辨率的基礎(chǔ)上，選擇自吸收率小的光譜，如750.4nm，811.5nm，或者高激發(fā)態(tài)能級(jí)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(yàn)差別在于第一次實(shí)驗(yàn)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782nm783nm間有很多譜線，且二者激發(fā)電位都很低。,？,謝謝！,主要參考資料：氣體放電物理徐學(xué)基復(fù)旦大學(xué)出版社LightandlightsourcesPeterFlesch低溫氬等離子體中的單探針和發(fā)射發(fā)射光譜診斷技術(shù)牛田野物理學(xué)報(bào)第56卷第四期ModetransitionsinlowpressureraregascylindricalICPdischargestudiedbyopticalemissionspectroscopy,TCzerwiecJ.PhysDAppl.Phys.37,20042827Characterizationofargonplasmabyuseofopticalemissionspectroscopya