磁化等離子體測試小腔室中等離子體鞘層結(jié)構(gòu)的實驗研究.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。實驗方面，有幾個研究小組曾開展非磁化等離子體鞘層中電勢分布以及離子速度分布函數(shù)的診斷工作。近年來，少數(shù)課題組曾利用激光誘導(dǎo)熒光法和發(fā)射探針法研究了磁化等離子體預(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方向鞘層的對比以及不同磁場位形下鞘層的診斷等工作則鮮有報道。
　　

2、在以往針對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）附近會形成厚度為幾個Debye長度量級的鞘層。當(dāng)分別給平板（或柵網(wǎng)）加負(fù)偏壓或正偏壓時，在金屬平板的附近會分別形成離子鞘和電子鞘。研究表明，等離子體鞘層的特點主要受到中性氣體的氣壓、等離子體密度、電子溫度以及磁場強度等因素的影響。
　　本文工作在磁化等離子體測試小腔室中開展，在腔室外兩側(cè)放置兩組線圈，用以產(chǎn)生磁場，在腔室中心實驗區(qū)的磁場強度可以從0到740

3、G變化。腔室中放置一個金屬平板并加不同的偏壓，在該平板的附近會形成等離子體鞘層。實驗中，通過改變線圈的電流方向可改變產(chǎn)生磁場的位形（磁鏡場或會切場），通過將真空室旋轉(zhuǎn)一個角度則可以改變磁場與平板附近鞘層的夾角。本實驗分別研究了磁場方向與鞘層方向平行或垂直時鞘層的結(jié)構(gòu)特點，以及不同磁場位形（磁鏡場、會切場）下磁化等離子體鞘層的結(jié)構(gòu)特點，并分析了不同實驗條件（平板偏壓、磁場強度、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)新點有:
　　1.搭建了磁化等離子體測試小腔室，診斷表明磁場對裝置中的等離子體狀態(tài)有明顯的影響:磁鏡場中電子密度和溫度隨磁感應(yīng)強度的增加而降低;會切場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.研究了磁鏡場位形下平行于磁場方向和垂直于磁場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)強度的增大先減小后增加。
　　3.首次測量了會切場位形下等離子體鞘層結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明鞘厚隨線圈電