永磁板中磁化等離子體鞘層的實驗研究.pdf

1、鞘層的研究一直是等離子體領域最基本和最重要的問題之一。近年來，磁化鞘層的研究受到越來越多的關注。在理論方面已經(jīng)有大量工作，而隨著診斷技術的發(fā)展，在實驗方面也有了一些工作。理論方面的工作主要集中在斜磁場情況下的離子鞘分布，實驗工作相對較少，只有為數(shù)不多的幾個研究組開展研究，主要針對不同磁場強度和磁場方向情況下的磁化離子鞘電勢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驗工作沒有報道。
　　本實驗工作在雙等離子體裝置基

2、礎上，在實驗區(qū)放置兩塊平行磁板(直徑160mm，間距140mm)產(chǎn)生穩(wěn)定磁場，磁板中的磁場強度可以達到1200高斯，這是之前同類研究中所沒有達到的穩(wěn)定磁場強度。在磁板中央放置一個金屬盤并對其加偏壓，在金屬盤的附近將會形成鞘層。在此實驗中，磁場方向是與金屬盤面（即壁面）方向平行的。本實驗重點研究金屬盤偏壓和氣壓對磁化離子鞘和電子鞘的影響，并研究高能離子束對磁化電子鞘的影響以及金屬盤上下游磁化電磁鞘的差異。主要的實驗結論如下:
　　1

3、.磁板的引入對雙等離子體裝置實驗區(qū)的等離子體狀態(tài)影響很大。磁場阻礙等離子體擴散進入磁板內(nèi)部，極大地降低了等離子體密度。同時，磁場的存在引起了電子溫度的下降以及空間電勢的降低。在磁場中，氣壓升高時，碰撞的作用增加，等離子體密度和電子溫度同時降低。金屬盤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)的偏壓將對實驗區(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.金屬盤懸浮時，由于平行磁場

4、的影響，在其附近將會形成磁化電子鞘，電勢有一個最低點，即形成虛陰極結構，之后到主等離子體區(qū)為離子鞘。隨著氣壓的升高，電子鞘和虛陰極結構均明顯變?nèi)酢?br>　　3.當金屬盤外加負偏壓時在其附近形成磁化離子鞘，隨著金屬盤偏壓降低，離子鞘的深度和寬度均線性增加。氣壓的變化對磁化離子鞘的影響不大。
　　4.對于盤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，德拜長度大大增大，達到cm量級，使得電子鞘容易診斷（磁板外區(qū)域電子