氣體放電中等離子體的研究(已修改)
2025-07-16 22:18 本頁面
【正文】 氣體放電中等離子體的研究摘 要：本文闡述了氣體放電中等離子體的特性及其測試方法，分別使用單探針法和雙探針法測量了等離子體參量，最后對本實驗進行了討論。關鍵詞：等離子體，等離子體診斷，探針法 等離子體作為物質的第四態(tài)在宇宙中普遍存在。在實驗室中對等離子體的研究是從氣體放電開始的。朗繆爾和湯克斯首先引入“等離子體”這個名稱。近年來等離子體物理學有了較快發(fā)展，并被應用于電力工業(yè)、電子工業(yè)、金屬加工和廣播通訊等部門，特別是等離子體的研究，為利用受控熱核反應，解決能源問題提供了誘人的前景。 。 等離子體（又稱等離子區(qū)）是一種由等量正負電荷離子和中性粒子組成的電離氣體，其中正負電荷密度相等，整體上呈現電中性。等離子體可分為等溫等離子體和不等溫等離子體，一般氣體放電產生的等離子體屬不等溫等離子體。等離子體有一系列不同于普通氣體的特性：（1）高度電離，是電和熱的良導體，具有比普通氣體大幾百倍的比熱容。（2）帶正電的和帶負電的粒子密度幾乎相等。（3）宏觀上是電中性的。描述等離子體的一些主要參量為：（1）電子溫度Te。它是等離子體的一個主要參量，因為在等離子體中電子碰撞電離是主要的，而電子碰撞電離與電子的能量有直接關系，即與電子溫度相關聯。（2）帶電粒子密度。電子密度為ne，正離子密度為ni，在等離子體中ne≈ni。（3）軸向電場強度EL。表征為維持等離子體的存在所需的能量。（4）電子平均動能Ee 。（5）空間電位分布。圖1 輝光放電的光強、電位和場強分布本實驗研究的是輝光放電等離子體。輝光放電是氣體導電的一種形態(tài)。當放電管內的壓強保持在1010^2Pa時，在兩電極上加高電壓，就能觀察到管內有放電現象。輝光分為明暗相間的8個區(qū)域，在管內兩個電極間的光強、電位和場強分布如圖1所示。8個區(qū)域的名稱為（1）阿斯頓區(qū)，（2）陰極輝區(qū)，（3）陰極暗區(qū)，（4）負輝區(qū)，（5）法拉第暗區(qū)，（6）正輝區(qū)（即正輝柱），（7）陽極暗區(qū)，（8）陰極輝區(qū)。其中正輝區(qū)是我們感興趣的等離子區(qū)。其特征是：氣體高度電離；電場強度很小，且沿軸向有恒定值。這使得其中帶電粒子的無規(guī)則熱運動勝過它們的定向運動。所以它們基本上遵從麥克斯韋速度分布律。由其具體分布可得到一個相應的溫度，即電子溫度。但是，由于電子質量小，它在跟離子或原子作彈性碰撞時能量損失很小，所以電子的平均動能比其他粒子的大得多。這是一種非平衡狀態(tài)。因此，雖然電子溫度很高（約為105K），但放電氣體的整體溫度并不明顯升高，放電管的玻璃壁并不軟化。4. 等離子體診斷測試
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