等离子体及辉光放电现象
等离子体辉光放电特性测量
等离子体辉光放电特性测量一、实验目的1、了解等离子体特性2、通过对辉光发电中的等离子体的研究，利用朗缪尔单探针法和双探针法对等离子体电子温度、电子密度的测量。
二、实验原理1、辉光放电现象当放电管内的气压降低到几十个毫米汞柱以下，两极加以适当的电压时，管内气体开始辉光放电，辉光由细到宽，布满整个管子。
当压力再降低时，辉光便分为明暗相间的八个区域，而大多数的区域集中在阴集附近。
八个极分别是：I阿斯顿暗区，II阴极光层，III阴极暗区，IV负辉区，V 法拉第暗区，VI正辉区，VII阳极暗区和VIII阳极辉光。
这些区域的形成机构大致可以叙述如下：I阿斯顿暗区(Aston dark space):这是紧靠阴极的一个极薄的区域。
电子刚从阴极发出，能量很小，不能使气体分子电离和激发，因而就不能发光，所以是暗区。
长度约有1毫米。
II阴极光层(Cathode layer):在阿斯顿暗区之后，很微薄的发光层。
因为电子经过区域I被加速，具有了较大的能量，当这些电子遇到气体分子时，发生碰撞，电子的一部分能量使气体分子的价电子激发，当它们跳回到基态时，便辐射发光。
III阴极暗区(Cathode dark space):紧靠阴极光层，两者不易区分。
由于电子经过区域II时，绝大部分没有和气体分子碰撞，因此它所具有的能量是比较大的，但电子激发气体分子的能量又必须是在一定的范围内，能量超过这一范围则激发的儿率是很小的。
因此形成了一个暗区。
在这一区域中，电子和气体分子碰撞时，打掉它的价电子，产生很强的电离，使得这里具有很高的正离子浓度，形成了极强的正空间电荷，于是破坏了放电管内的电场分布，而引起了严重的畸变，结果绝大部分的管压都集中在这一区域和阴极之间。
在这样强的电场作用下，于是正离子以很大的速度打向阴极，因而从阴极又脱出电子，而这些电子又从阴极向阳极方向运动，再产生如上所述的激发和电离的过程。
实验已经确定，阴极暗区的长度d 与气体压强p 的乘积是一个常数,即：pd =常数。
辉光放电原理
辉光放电原理
辉光放电是一种在气体中产生的放电现象，其原理是通过在两个电极之间加上
足够的电压，使得气体分子发生电离，产生等离子体，从而产生可见的光。
辉光放电在许多领域都有重要的应用，比如荧光灯、氖灯、等离子体显示器等。
在本文中，我们将深入探讨辉光放电的原理及其应用。
辉光放电的原理主要包括以下几个方面：
1. 电离和复合过程。
当两个电极之间的电压足够大时，电场会加速气体分子，使得它们发生电离。
这些电离的正负离子会在电场的作用下向两个电极移动，当它们再次相遇时，会发生复合过程，释放出光子。
这些光子就是我们所看到的辉光。
2. 离子化和激发态。
在辉光放电中，气体分子被电场离子化后，产生的离子和电子会在电场的作用
下获得能量，从基态跃迁到激发态。
当它们返回基态时，会释放出光子，形成辉光。
3. 电子碰撞激发。
在辉光放电中，电子和气体分子碰撞后会获得能量，使得气体分子跃迁到激发态。
当气体分子返回基态时，会释放出光子，形成辉光。
辉光放电在实际应用中有着广泛的用途。
比如在荧光灯中，通过辉光放电产生
的紫外线激发荧光粉发光；在氖灯中，氖气被放电后产生的红色光线被用于广告招牌和指示灯；在等离子体显示器中，通过辉光放电产生的等离子体来显示图像。
总的来说，辉光放电是一种重要的放电现象，其原理包括电离和复合过程、离
子化和激发态、电子碰撞激发等。
它在荧光灯、氖灯、等离子体显示器等领域有着
广泛的应用。
通过对辉光放电原理的深入理解，我们可以更好地应用这一现象，推动科技的发展和进步。
气体辉光放电与等离子体物理
气体辉光放电与等离子体物理气体辉光放电是一种发光的现象，在低压下，通过在气体中施加电场而产生的等离子体导电现象。
这种现象在我们日常生活中随处可见，例如荧光灯、氖灯等。
气体辉光放电的研究不仅仅是对这种现象的深入理解，也是研究等离子体物理的重要一环。
辉光放电的基本原理是：当在两个电极之间施加高电压时，电场足够强以致将气体分子电离，形成正负离子对。
这些离子在电场的作用下加速运动，在与气体分子碰撞或与其他离子碰撞时，发生能量交换，导致离子再次发射能量。
这一能量会以光的形式辐射出来，形成气体辉光放电现象。
气体辉光放电的研究对于等离子体物理的发展至关重要。
等离子体是第四态物质，由正、负离子和电子组成，具有导电性和态密度较高的特点。
由于气体辉光放电是一种产生等离子体的方法，在研究等离子体的性质和应用方面有着广泛的应用。
首先，气体辉光放电可以用于研究等离子体的基本性质。
通过在气体中加入适量的斯塔克效应试剂，可以调整电子及离子能级。
通过测量气体中的辉光发射光谱，可以得到气体中的能级分布、相互作用以及辉光强度等信息。
这些数据可以帮助我们进一步理解等离子体的行为规律。
其次，气体辉光放电还是等离子体制备中的一种常用方法。
利用气体辉光放电可以产生强度较高的等离子体，进而用于材料表面处理、等离子体光谱研究以及等离子体化学反应等方面。
例如，利用气体辉光放电可以有效地去除材料表面的有机物污染，并增加其表面能，从而提高材料的附着力和光学性能。
此外，气体辉光放电还在环境污染治理、能源利用等方面发挥着重要的作用。
在环境污染治理方面，气体辉光放电技术可以用于废气处理、废水处理以及固体废弃物处理等。
这是因为气体辉光放电在等离子体化学反应中产生了一系列活性物种，可以高效地降解有机物、净化废气和废水。
在能源利用方面，将气体辉光放电与等离子体催化相结合，可以提高气体转化效率，实现能源的高效利用。
总之，气体辉光放电是一种发光现象，通过在气体中施加电场产生等离子体物理现象。
辉光放电等离子体处理
辉光放电等离子体处理
辉光放电等离子体处理是一种常用于处理表面粗糙度、改善材料表面性能以及清洁材料表面的技术。
它利用高电压放电产生的等离子体来对物体表面进行处理。
在辉光放电等离子体处理中，首先需要将待处理的物体放置在一个真空室中。
然后，通过加大真空室中的气体压力和施加高电压，使气体分子发生电离并形成等离子体。
等离子体中的活性物种，如电子、阳离子、阴离子等，与物体表面发生碰撞，并产生各种效应。
辉光放电等离子体处理可以用于不同材料的表面处理。
例如，对于金属材料，等离子体处理可以通过溶解、腐蚀和沉积等方式改变金属表面的形貌和性质。
对于聚合物材料，等离子体处理可以增强材料表面的润湿性、改善附着力、增加表面能等。
辉光放电等离子体处理的优点包括：处理速度快、效果稳定、处理过程无需直接接触物体，避免了机械损伤等。
然而，由于处理过程中会产生大量的臭氧等有害物质，需要进行有效的排放和防护措施。
总的来说，辉光放电等离子体处理是一种有效的表面处理技术，广泛应用于材料科学、电子工程、化学工程等领域。
辉光放电等离子体特性实验研究
它们 各 自得 到 的 电流 相 等 ， 所 以外 电流 为零 。然
而， 一般说来 ， 由于两个探针所在的等离子体 电位
稍 有不 同 ， 所 以外加 电压 为零 时 ， 电流 不是零 。随 着 外加 电压 逐 步 增 加 ， 电流 趋 于 饱 和 。最 大 电流 是饱 和 离子 电流 、 。
第２ ８ 卷
第５ 期
大
学
物
理
实
验
Ｖ０ １ ． ２ ８ Ｎｏ ． ５ Ｏｅ ｔ ． ２ ０１ ５
２ ０ １ ５年 １ Ｏ月
Ｐ ＨＹＳ Ｉ Ｃ ＡＬ Ｅ ＸＰ Ｅ ＲＩ ＭＥ ＮＴ ＯＦ Ｃ ０Ｌ Ｌ ＥＧＥ
文章 编 号 ： １ ０ ０ ７ － ２ ９ ３ ４ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ５ － ０ ０ １ ８ － ０ ４
实验 中采 用探针 法 。探 针法 分单探 针 法和双
探针 法 。
（ １ ） 单探针法 。探针是封入等离子体 中的一 个小 的金属 电极 （ 其 形 状 可 以是 平 板形 、 圆柱 形 、
球形 ） 。以放 电管 的 阳极 或 阴极 作 为 参 考 点 ， 改 变探 针 电位 ， 测 出相应 的探 针 电流 ， 得 到探针 电流
１ 气体放 电等离子体实验原理
１ ． １ 稀薄气 体产 生 的辉光放 电
与其 电 位 之 间 的 关 系 ， 即 单 探 针 伏 安 特 性 曲线 。
辉光放 电是气体导电的一种形 态， 在置有板 状 电极 的玻璃管内充人低压气体或蒸气， 当两极
间电压较高 （ １ ０ ０ ０伏 ） 时， 稀薄气体 中的残余正 离 子在 电场 中加速 ， 有 足够 的动 能轰击 阴极 ， 产生
辉 光 放 电等 离 子体 特 性 实 验研 究
辉光放电的原理及应用
辉光放电的原理及应用辉光放电是一种电现象，指的是在低压条件下，在气体或气体混合物中，通过电场作用引发的气体电离现象。
辉光放电的原理是基于电子的激发和电离，它的应用广泛，包括荧光灯、氖氮激光器、等离子体显示器、高压放电杀菌等领域。
1.初级电离：在电源施加电场后，电子会被电场加速，并与气体分子相互碰撞。
当电子具有足够的动能时，它们可以将气体分子击碎，并释放出更多的电子。
这个过程被称为初级电离。
2.二次电离：释放的电子会与更多的气体分子相互碰撞，将它们也击碎并释放出更多的电子。
这个过程被称为二次电离。
不断的电离过程会导致电子数的指数增长，形成一个电子数密度很高的电子云。
3.正离子产生：在电场中，电子和阳离子受到电场的作用而朝着相反的方向运动。
在这个过程中，电子和阳离子会与分子发生碰撞，使得分子失去电子并变成正离子。
4.辉光的产生：当正离子重新结合时，辐射出辉光。
这种可见光辉光的颜色取决于气体的种类和中性分子的振动和旋转等能级结构。
1.荧光灯：荧光灯通过辉光放电将电能转化为可见光。
荧光灯的内部有一个玻璃管，内部充满了荧光粉。
当电场作用于荧光粉时，辉光放电激发了荧光粉并产生可见光。
相对于传统的白炽灯，荧光灯能够更高效地转化电能为光能。
2.氖氮激光器：氖氮激光器利用辉光放电产生激光。
氖气和氮气通常被充满在气体激光器管中。
施加电场后，辉光放电会在气体管内产生，通过激光共振效应，产生出一束高能量、单色、相干的激光光束。
3.等离子体显示器：等离子体显示器是一种新型的显示技术，利用辉光放电产生的等离子体来发光。
等离子体显示器能够提供更高的亮度、更快的刷新率和更广的可视角度。
4.高压放电杀菌：辉光放电产生的加热作用和电离作用可以对水和空气中的细菌和病毒进行灭菌。
这种技术可以应用于饮用水净化、食品处理等领域。
总结起来，辉光放电是一种气体电离现象，利用电场作用产生的电子激发和电离来产生光和等离子体。
通过合理地控制电压和气体种类等参数，辉光放电可以应用于荧光灯、激光器、等离子体显示器和高压放电杀菌等各种领域。
等离子体物理中的等离子体态和放电现象
等离子体物理中的等离子体态和放电现象等离子体物理是物理学中一个非常有趣和重要的领域。
等离子体是第四态物质，由带电粒子组成的气体。
在高温或高能量条件下，气体中的原子或分子电离并失去或获得电子，形成带电的粒子，从而形成等离子体。
等离子体具有许多独特的性质，因此在许多领域都有广泛的应用。
在自然界中，闪电就是一种巨大的等离子体放电现象。
在工业和科学研究中，等离子体被广泛用于发光、电焊、半导体制造和核聚变等领域。
在等离子体物理中，等离子体态和放电现象是两个重要的概念。
等离子体态是指等离子体的特定状态或性质，而放电现象则是指等离子体中电荷的非平衡释放。
等离子体态有很多不同的分类。
最常见的分类是根据等离子体的温度来划分，可以分为热等离子体和冷等离子体。
热等离子体是在很高的温度下形成的，温度通常在数千至数百万摄氏度之间。
热等离子体在太阳、恒星和聚变反应堆等高温环境中发生，因此对我们理解宇宙的起源和发展非常重要。
冷等离子体则是在较低的温度下形成的，一般在室温或更低。
冷等离子体在气体放电和等离子体技术中广泛应用，如等离子体喷涂和等离子体医疗。
除了温度，等离子体态还可以根据等离子体的密度、压力、成分和电磁场等性质来分类。
这些参数对等离子体的性质和行为有重要影响。
研究等离子体态有助于我们理解等离子体的基本特性，并在应用中发展新的等离子体技术。
放电是等离子体物理中的另一个重要现象。
当等离子体中存在电荷不平衡时，就会发生放电。
放电可以通过外部电场、热激励或碰撞激发等方式激发。
放电现象非常丰富多样，可以分为几种不同的模式，如电弧放电、辉光放电和电晕放电等。
电弧放电是一种高温和高能量的放电形式，常见于电焊和弧光灯中。
辉光放电是一种较低能量的放电形式，通常以不连续的亮光或辉光的形式出现，像是在荧光灯和氖灯中看到的发光现象。
电晕放电是一种在高电压下形成的辉光放电，常见于带有搏击器的灯泡和气体放电显示器中。
放电现象的研究对于了解等离子体的物理和探索新的等离子体应用至关重要。
辉光放电的原理及应用
辉光放电的原理及应用1. 引言辉光放电是一种在气体或等离子体中产生可见光的放电现象。
它是一种非常有趣和重要的物理现象，在很多领域都得到了广泛的应用。
本文将介绍辉光放电的原理以及一些常见的应用。
2. 辉光放电的原理辉光放电的原理主要涉及气体分子或原子中的电子激发和退激发过程。
当外加电场作用下，电子获得足够的能量从基态跃迁到激发态，这个过程称为电子激发；而当电子从激发态跃迁回基态时，会释放出能量，在可见光范围产生辉光。
3. 辉光放电的应用3.1 发光装置辉光放电作为一种可见光源，在发光装置中有广泛的应用。
常见的例子包括荧光灯和氖气灯。
荧光灯中的辉光放电通过将电能转化为紫外光，然后由荧光粉转化为可见光。
氖气灯则直接利用氖气的辉光放电产生可见光。
这些发光装置在照明、显示技术等领域发挥着重要的作用。
3.2 电视和显示器在电视和显示器技术中，辉光放电也发挥着重要作用。
在阴极射线管（CRT）技术中，电子通过辉光放电在显像管内激发荧光物质，产生图像。
而在液晶显示器（LCD）技术中，背光源使用白磷辉光灯来提供光源。
3.3 激光器激光器是一种将电能转化为高纯度的单色光的装置，而辉光放电在激光器中也起到了关键的作用。
激光器中的氖气或二氧化碳气体通过辉光放电的方式被激发，产生高能量的光束。
激光器在医疗、通信、测量等领域都有广泛的应用。
3.4 等离子体处理等离子体处理是一种利用辉光放电中的等离子体来处理物体表面的技术。
通过调节辉光放电的参数，可以改变等离子体的性质，从而实现对材料表面的清洗、刻蚀和涂层等处理。
等离子体处理在半导体制造、涂装行业等领域有重要的应用。
3.5 科学研究由于辉光放电的特殊性质，它在科学研究中也得到了广泛的应用。
辉光放电可以用于气体成分的分析，例如质谱仪中的电离源。
它也可以用于材料表面的改性和表征，例如等离子体增强化学气相沉积（PECVD）。
4. 结论辉光放电是一种重要且有趣的物理现象，其原理涉及电子激发和退激发过程。
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等离子体的驱动——射频放电
高密度等离子体——high density Plasmas（HDP)
种子体
产生过程： 在反应器中引入磁场和/或电场，增加电子在 等离子体中的行程，使电子和原子之间的碰撞 频率增加，从而增加等离子体中基和离子的密 度，实现高密度等离子体。
HDP源包括： 螺旋等离子源 电感耦合等离子源 平面盘绕源
微电子加工领域，等离子体可以用交流信号驱 动，电源在射频的范围内，公认的频率为13.56MHz。
电容性放电等离子体是主要的等离子源。
辉光放电
低气压下的气体放电。放电管中的残余正离子在 极间电场的作用下被加速，于是得到足够的动能撞击 阴极而产生二次电子，经簇射过程产生更多的带电粒 子，使得气体导电。因此放电管两极间所需电压较高， 一般都在10千伏以上，但辉光放电的电流很小，温度 不高，属于低温等离子体现象。