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1、直流辉光放电等离子体参数测量 电光源 06300310019 杨深实验内容概述测量辉光放电伏安特性曲线验证帕邢定律（击穿电压）双探针法测量电子温度与浓度双探针法测量电子温度与浓度不同放电区域的光谱测量与定性分析通过发射光谱计算正柱区电子温度通过发射光谱计算正柱区电子温度实验装置12435671 抽气口，接机械泵2 阳极3 双探针4 阴极5 冷却水管6 进气口7 DH直流辉光等离子体试验台8 放电管81.辉光放电现象描述阳极辉区正柱区法拉第暗区阴极辉区d=155mm,40pa 阿斯顿暗区阿斯顿暗区：电子能量不足以大量激发阴极辉区：电子能量高，发光最强法拉第暗区：电子重新获得能量正柱区：等离子体只
2、有放电管足够长才能出现明显的正柱区！2.双探针法测量电子温度与浓度V1V2Vs探针1探针2认为鞘层与探针面积相等，且鞘层内无碰撞，假设电子服从波尔兹曼-麦克斯韦分布，离子被鞘层加速而具有单一能量探针鞘层双探针整体悬浮流过探针的尽电流若近似认为则因此，知道饱和离子流和零点处斜率即可求出电子温度探针吸收的饱和离子流此即为等离子体密度等离子体dI/dV(V=0)=0.087(uA/v),I+=1.11(uA)饱和离子流段与理论不符的原因：鞘层厚度增大曲线没有过0的原因：两探针的面积并非完全相等探针I-V曲线20pa 2W40pa 2W40pa 4W电子温度(104k)7.406.747.37电子密(
3、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)探针I-V曲线探针I-V曲线3.光谱测量（1）光谱仪定标：a用光谱仪测量标准灯的光谱 b在已知标准灯光谱（厂家）的基础上，进行 拟合插值，得到对应波长的强度值 c 通过强度比得到不同波长的响应值（2）通过光学导轨固定光纤探头（原创）假设激发态粒子浓度服从波耳兹曼分布辐射功率正柱区Ar光谱（nm）Ej(eV)Ei(eV)g750.413.4811.621751.513.2711.621763.5763.513.1713.
4、1711.5511.555 5772.3713.1511.553772.4213.3311.723826.5826.513.2813.2811.8311.833 3800.613.1711.625801.513.0911.555840.813.311.835842.513.0911.625852.1852.113.2813.2811.8311.833 3912.3912.312.9112.9111.5511.553 3用双线法电子温度的计算选择能够完全分辨的763.5nm和826.5nm谱线探针法和光谱法得到的数据比较出现数量级上的差异，主要原因：1.低气压放电时不能满足LTE的假设 2.光谱
5、仪分辨率和测量范围受限制（nm）Aji（s-1）Ei（eV）Ej(eV)组态组态LScouple763.52.45e+711.5513.173p5 4p-3p5 4s3 P2-3 P2 826.51.53e+711.8313.283p5 4p-3p5 4s 3P1-1 P120pa 2W40pa 2W40pa 4W探针法（K）7.401046.741047.37104光谱法(K)2.771032.611032.85103实验展望：1.在提高分辨率的基础上，选择自吸收率小的光谱，如750.4nm，811.5nm，或者高激发态能级的谱线，如404.4nm，426.6nm 2.采用更精确的C-R模型
6、，考虑碰撞过程4未解之谜两次试验差别在于第一次实验没有开Ar钢瓶阀门，固可能有杂质气体，但从前者的谱线看，也只有阴极区存在782.3nm，查阅资料，H无该谱线，O虽有，但激发电位过高，为47eV左右。有可能是阴极溅射，如Ba783.95nm，W在782nm783nm间有很多谱线，且二者激发电位都很低。？谢谢！主要参考资料：气体放电物理 徐学基 复旦大学出版社Light and light sourcesPeter Flesch 低温氩等离子体中的单探针和发射发射光谱诊断技术 牛田野 物理学报 第56卷第四期Mode transitions in low pressure rare gas cylindrical ICP discharge studied by optical emission spectroscopy,T Czerwiec J.Phys D Appl.Phys.37,2004 2827Characterization of argon plasma by use of optical emission spectroscopy and langmuir probe measurements Int.Riaz Ahmad.J.Mod.Phys B Vol.17 No.14,2003,2749
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