磁化等離子體測(cè)試小腔室中等離子體鞘層結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、自1923年Langmuir首先提出鞘的概念后，等離子體鞘層的研究就一直備受科研工作者的關(guān)注。無(wú)論在非磁化等離子體還是磁化等離子體中，都已有大量理論方面的工作。實(shí)驗(yàn)方面，有幾個(gè)研究小組曾開(kāi)展非磁化等離子體鞘層中電勢(shì)分布以及離子速度分布函數(shù)的診斷工作。近年來(lái)，少數(shù)課題組曾利用激光誘導(dǎo)熒光法和發(fā)射探針?lè)ㄑ芯苛舜呕入x子體預(yù)鞘和鞘層的結(jié)構(gòu)，然而磁化等離子體中平行和垂直磁場(chǎng)方向鞘層的對(duì)比以及不同磁場(chǎng)位形下鞘層的診斷等工作則鮮有報(bào)道。
　　

2、在以往針對(duì)等離子體鞘層的研究中發(fā)現(xiàn)，金屬平板（全吸收）或金屬柵網(wǎng)（部分吸收）附近會(huì)形成厚度為幾個(gè)Debye長(zhǎng)度量級(jí)的鞘層。當(dāng)分別給平板（或柵網(wǎng)）加負(fù)偏壓或正偏壓時(shí)，在金屬平板的附近會(huì)分別形成離子鞘和電子鞘。研究表明，等離子體鞘層的特點(diǎn)主要受到中性氣體的氣壓、等離子體密度、電子溫度以及磁場(chǎng)強(qiáng)度等因素的影響。
　　本文工作在磁化等離子體測(cè)試小腔室中開(kāi)展，在腔室外兩側(cè)放置兩組線圈，用以產(chǎn)生磁場(chǎng)，在腔室中心實(shí)驗(yàn)區(qū)的磁場(chǎng)強(qiáng)度可以從0到740

3、G變化。腔室中放置一個(gè)金屬平板并加不同的偏壓，在該平板的附近會(huì)形成等離子體鞘層。實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)改變線圈的電流方向可改變產(chǎn)生磁場(chǎng)的位形（磁鏡場(chǎng)或會(huì)切場(chǎng)），通過(guò)將真空室旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度則可以改變磁場(chǎng)與平板附近鞘層的夾角。本實(shí)驗(yàn)分別研究了磁場(chǎng)方向與鞘層方向平行或垂直時(shí)鞘層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及不同磁場(chǎng)位形（磁鏡場(chǎng)、會(huì)切場(chǎng)）下磁化等離子體鞘層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并分析了不同實(shí)驗(yàn)條件（平板偏壓、磁場(chǎng)強(qiáng)度、氣壓）下，磁化等離子體鞘層的變化規(guī)律。
　　本文的主要工

4、作內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)有:
　　1.搭建了磁化等離子體測(cè)試小腔室，診斷表明磁場(chǎng)對(duì)裝置中的等離子體狀態(tài)有明顯的影響:磁鏡場(chǎng)中電子密度和溫度隨磁感應(yīng)強(qiáng)度的增加而降低;會(huì)切場(chǎng)中電子密度隨線圈電流的增加而增加，電子溫度則隨之降低。
　　2.研究了磁鏡場(chǎng)位形下平行于磁場(chǎng)方向和垂直于磁場(chǎng)方向的等離子體鞘層結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)在該裝置的放電條件下鞘厚隨磁感應(yīng)強(qiáng)度的增大先減小后增加。
　　3.首次測(cè)量了會(huì)切場(chǎng)位形下等離子體鞘層結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明鞘厚隨線圈電