永磁板中磁化等離子體鞘層的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、鞘層的研究一直是等離子體領(lǐng)域最基本和最重要的問(wèn)題之一。近年來(lái)，磁化鞘層的研究受到越來(lái)越多的關(guān)注。在理論方面已經(jīng)有大量工作，而隨著診斷技術(shù)的發(fā)展，在實(shí)驗(yàn)方面也有了一些工作。理論方面的工作主要集中在斜磁場(chǎng)情況下的離子鞘分布，實(shí)驗(yàn)工作相對(duì)較少，只有為數(shù)不多的幾個(gè)研究組開(kāi)展研究，主要針對(duì)不同磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)方向情況下的磁化離子鞘電勢(shì)分布以及離子速度分布函數(shù)的診斷，然而磁化等離子體中的電子鞘實(shí)驗(yàn)工作沒(méi)有報(bào)道。
　　本實(shí)驗(yàn)工作在雙等離子體裝置基

2、礎(chǔ)上，在實(shí)驗(yàn)區(qū)放置兩塊平行磁板(直徑160mm，間距140mm)產(chǎn)生穩(wěn)定磁場(chǎng)，磁板中的磁場(chǎng)強(qiáng)度可以達(dá)到1200高斯，這是之前同類研究中所沒(méi)有達(dá)到的穩(wěn)定磁場(chǎng)強(qiáng)度。在磁板中央放置一個(gè)金屬盤(pán)并對(duì)其加偏壓，在金屬盤(pán)的附近將會(huì)形成鞘層。在此實(shí)驗(yàn)中，磁場(chǎng)方向是與金屬盤(pán)面（即壁面）方向平行的。本實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)研究金屬盤(pán)偏壓和氣壓對(duì)磁化離子鞘和電子鞘的影響，并研究高能離子束對(duì)磁化電子鞘的影響以及金屬盤(pán)上下游磁化電磁鞘的差異。主要的實(shí)驗(yàn)結(jié)論如下:
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3、.磁板的引入對(duì)雙等離子體裝置實(shí)驗(yàn)區(qū)的等離子體狀態(tài)影響很大。磁場(chǎng)阻礙等離子體擴(kuò)散進(jìn)入磁板內(nèi)部，極大地降低了等離子體密度。同時(shí)，磁場(chǎng)的存在引起了電子溫度的下降以及空間電勢(shì)的降低。在磁場(chǎng)中，氣壓升高時(shí)，碰撞的作用增加，等離子體密度和電子溫度同時(shí)降低。金屬盤(pán)僅影響其附近幾厘米內(nèi)的等離子體狀態(tài)，而雙等離子體裝置中間的隔離柵網(wǎng)的偏壓將對(duì)實(shí)驗(yàn)區(qū)等離子體狀態(tài)有明顯作用，偏壓越高，等離子體密度越高，電子溫度減小。
　　2.金屬盤(pán)懸浮時(shí)，由于平行磁場(chǎng)

4、的影響，在其附近將會(huì)形成磁化電子鞘，電勢(shì)有一個(gè)最低點(diǎn)，即形成虛陰極結(jié)構(gòu)，之后到主等離子體區(qū)為離子鞘。隨著氣壓的升高，電子鞘和虛陰極結(jié)構(gòu)均明顯變?nèi)酢?br>　　3.當(dāng)金屬盤(pán)外加負(fù)偏壓時(shí)在其附近形成磁化離子鞘，隨著金屬盤(pán)偏壓降低，離子鞘的深度和寬度均線性增加。氣壓的變化對(duì)磁化離子鞘的影響不大。
　　4.對(duì)于盤(pán)加正偏壓的電子鞘的情況，由于磁板區(qū)域內(nèi)等離子體密度的顯著降低，德拜長(zhǎng)度大大增大，達(dá)到cm量級(jí)，使得電子鞘容易診斷（磁板外區(qū)域電子