气体放电中等离子体的研究
气体放电等离子体特性实验
实验七气体放电等离子体特性实验当温度在0ºC会变成水，而温度上升到100ºC时，水会沸腾变成水蒸气，这就是我们熟知的物质三态（固态、液态和气态）。
而当温度升到几千度时，气态物质由于分子热运动剧烈，物质分子相互间的碰撞会使气体分子发生电离，在电离过程中正离子和电子总是成对出现，这样气态物质就变成由相互作用的正离子和电子组成的物质的第四态－等离子体。
由于在等离子体中正离子和电子总数大致相等，因此等离子体在宏观上保持电中性。
所以等离子体实质上是密度大致相等的带正电荷的离子和带负电荷的电子组成的电离气体。
因为等离子体有着许多独特的性能，如温度高、粒子动能大，化学性质活泼等，因此广泛应用于能源、物质与材料和环境等领域中。
【实验目的】本实验的目的是观察气体放电现象，用探极法测量等离子体物理参量。
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【实验原理】1.等离子区的产生气体原来是不导电的绝缘介质，当我们把它密封在一个长的圆柱形玻璃放电管中，在放电管的阴极和阳极间加上直流高压（管的气体压强几十帕），在所加高压达到某一个电压值时，放电管被明亮发光的等离子体充满，即放电管发生辉光放电，整个放电空间为明暗相间的八个光层所分割，如图1，其中⑥即为等离子区。
图1①阿斯屯暗区由于电子刚从阴极发出，能量很小，不能使气体分子产生电离和激发，因此不能发光，所以是暗区，这是一个极薄的区域。
②阴极辉区电子通过阿斯屯暗区的加速，具有较大的动能，当这些电子遇到气体分子发生碰撞时，使气体分子激发发光。
③阴极暗区电子经前二区域，绝大部分电子没有和气体分子碰撞，因此在这区域内的电子具有很大的能量，产生很强的电离。
而电子较轻，受电场力作用后跑掉，留下大量正离子，使得这里具有很高的正离子浓度，形成极强的正电荷空间，造成电场的严重畸变，结果绝大部分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，正离子以很大的动能打向阴极产生显著的二次电子过程，而电子又以很大的加速度离开阳极，向前运动产生雪崩过程。
气体放电等离子体实验报告
气体放电等离子体实验报告气体放电等离子体实验报告引言：气体放电等离子体实验是一项重要的物理实验，通过对气体放电现象的研究，可以深入了解等离子体的性质和行为。
本实验旨在通过观察和分析气体放电等离子体的特性，揭示等离子体的基本原理和应用。
实验目的：1. 研究气体放电的基本特性，如放电现象、放电形态等；2. 探索气体放电等离子体的性质，如等离子体的密度、温度等；3. 分析气体放电等离子体的应用领域，如等离子体在光谱分析、材料处理等方面的应用。
实验材料和装置：1. 气体放电实验装置：包括气体放电管、高压电源、电流表、电压表等；2. 气体：常见的气体有氢气、氦气、氮气等；3. 实验记录仪器：如摄像机、数据采集器等。
实验步骤：1. 准备实验装置，并确保安全；2. 连接高压电源和气体放电管，调节电压和电流；3. 打开电源，观察气体放电管内的放电现象；4. 记录放电的形态、颜色、亮度等特征；5. 测量放电管两端的电压和电流，并记录数据；6. 调节电压和电流，观察放电现象的变化；7. 使用摄像机或数据采集器记录实验过程；8. 分析实验数据，得出结论。
实验结果与分析：经过实验观察和数据分析，我们发现不同气体在不同电压和电流条件下，产生了不同的放电形态和颜色。
例如，在低压条件下，氢气放电呈现出红色的辐射，而在高压条件下，氢气放电呈现出紫色的辐射。
这是因为不同气体的原子结构和能级分布不同，导致其放电现象也不同。
通过实验数据的分析，我们还可以计算出等离子体的密度和温度。
根据普朗克公式和玻尔兹曼关系，我们可以利用放电管两端的电压和电流数据，推导出等离子体的密度和温度。
这对于等离子体物理学的研究具有重要意义。
实验应用：气体放电等离子体在许多领域都有广泛的应用。
例如，在光谱分析中，气体放电等离子体可以用于分析物质的成分和结构。
通过观察等离子体在不同波长下的辐射光谱，可以确定样品中的元素和化合物。
此外，气体放电等离子体还可以应用于材料处理。
等离子体物理学的研究
等离子体物理学的研究等离子体是指气体中电离形成的一种状态，具有电磁场强度大，温度高，粒子密度低等特点。
由于这些性质，等离子体具有广泛的应用领域，如火花塞、气体放电等。
因此，对等离子体物理学进行深入研究具有重要意义。
等离子体的性质等离子体的特有性质，如电磁场、正负离子和电子碰撞等，使得其具有很多独特的物理特性。
首先，等离子体是电子、离子和中性粒子的混合物，这意味着等离子体中的每个粒子都与其他粒子进行碰撞。
这种碰撞会导致粒子之间能量转移和动量转移，从而形成了大量的等离子体微观粒子。
此外，等离子体具有很高的电磁场强度，因此它可以被看作是大量带电粒子的集合。
这些电场和磁场不仅可以产生各种电波和磁波，还可以通过震荡传导到带电粒子之间，引起等离子体的运动。
这种等离子体运动是等离子体特有的现象，常用来研究其物理特性。
等离子体物理学的应用等离子体物理学的研究涉及广泛，常被用于几个领域。
首先，等离子体物理学可用于解释电磁场的产生与传播，这种电磁场包括雷电放电、闪电放电、宇宙辐射流等。
其次，等离子体物理学可以帮助理解高能粒子和双方行星之间的相互作用。
此外，等离子体物理学还可以用于等离子体工程，如燃烧等。
等离子体物理学的研究涉及众多技术和手段。
实验室中，研究者常常使用等离子体物理学仪器来控制等离子体的粒子和电场，并在实验室中研究各种现象。
此外，理论工作在等离子体物理学研究中也占据重要地位。
这些理论工作涉及等离子体的粒子相互作用、粒子通量、电场和磁场等。
理论研究提供了等离子体物理学的基础，是实验研究的重要支撑。
结论等离子体物理学是一门相对年轻的学科，但是其对于理解和应用等离子体的作用具有重要意义。
随着研究方法和技术的不断发展，等离子体物理学的应用领域将会越来越广泛。
气体放电等离子体实验报告
气体放电等离子体实验报告气体放电等离子体实验报告引言：气体放电等离子体实验是一项重要的实验，通过在气体中施加电场，使气体分子电离并形成等离子体。
这一实验具有广泛的应用领域，如等离子体物理、光谱学、材料科学等。
本报告将详细介绍气体放电等离子体实验的过程、实验装置和实验结果。
实验过程：1. 实验准备首先，我们准备了实验所需的材料和设备，包括气体放电管、电源、电压表、电流表等。
然后，我们对实验装置进行了检查和调试，确保其正常工作。
2. 实验操作将气体放电管连接到电源上，并设置合适的电压和电流。
然后，通过调节电压和电流的大小，控制气体放电管中的等离子体形成和维持。
3. 数据记录在实验过程中，我们记录了气体放电管中的电压和电流变化情况，并观察了等离子体的形态和颜色变化。
同时，我们还测量了等离子体的温度、密度等参数。
实验装置：实验装置主要包括气体放电管、电源、电压表、电流表和数据记录设备。
1. 气体放电管气体放电管是实验中最关键的部分，它由玻璃管和两个电极组成。
玻璃管内充满了待研究的气体，如氢气、氮气等。
电极通过电源提供电场，使气体分子电离并形成等离子体。
2. 电源电源是为气体放电管提供电场的设备，它可以提供不同电压和电流的输出。
通过调节电源的输出参数，可以控制等离子体的形成和维持。
3. 电压表和电流表电压表和电流表用于测量气体放电管中的电压和电流。
通过监测电压和电流的变化，可以了解等离子体的形成和消失过程。
4. 数据记录设备数据记录设备用于记录实验过程中的各种参数，如电压、电流、等离子体的形态和颜色等。
通过对这些数据的分析，可以得出实验结果并进行进一步的研究。
实验结果：在实验过程中，我们观察到了气体放电管中的等离子体形态和颜色的变化。
随着电压和电流的增加，等离子体的亮度和密度逐渐增加。
同时，等离子体的颜色也发生了变化，从无色逐渐变为蓝色、紫色等。
我们还测量了等离子体的温度和密度，发现随着电压和电流的增加，等离子体的温度和密度也随之增加。
气体放电等离子体
I e I eo exp(
（５）当V
P
eVp kTe
) Iio
VF 时，如图中Ａ点，
探针电位很低，几乎所有的电子都受 到排斥，电子电流趋向于零，正离子 受到强烈的吸引，因而在其附近形成 一个“离子鞘层”，收集全部飞向探 针的正离子，探针电流等于饱和离子 Iio 流 14 io i i
I I 2.5 10 N S kTe
5当时如图中a点探针电位很低几乎所有的电子都受到排斥电子电流趋向于零正离子受到强烈的吸引因而在其附近形成一个离子鞘层收集全部飞向探针的正离子探针电流等于饱和离子流至此我们已明白了单探针的特性曲线变化规律了
气体放电等离子体 单探针“Ｖ－Ｉ”曲线拟合 双探针“Ｖ－Ｉ”曲线的研 究
物理学院：焦利光
一：引言 等离子体是物质存在的第四状态由等量正负电荷离子和中 性粒子组成，整体呈现电中性，他广泛存在于大自然中。现 在，等离子体技术被广泛的应用于工程技术领域，例如：受 控热核反应、空间技术、电子工业、金属加工及广播通讯中。 因此，对等离子体特性的研究无论从理论上还是实践中都有 重要意义。 目前我们在实验上研究的是低温、高真空条件下氦气直流 辉光放电等离子体，要想了解电子温度和电子密度等重要信 息就要对其伏安特性进行测量，一般采用静电探针法。其又 可分为“单探针”和“双探针”两种。单探针法中，探针的 电压易破坏气体的放电状态，测量结果误差较大。而双探针 法的原理是在单探针的基础上实现的，因此要想深入的了解 双探针法，我们有必要先“搞懂”单探针法。
等离子体法脱除氮、硫氧化物（二）
* NH4NO3 及 NH4SO4 生成 NO+O+M NO2 + M NO +HO2 NO2 +OH NO2 + OH + M HNO3 + M NH3 + HNO3 NH4NO3 SO2 SO3 H2SO4 NH4SO4
气体放电中等离子体的研究剖析
气体放电中等离子体的研究剖析气体放电等离子体是指气体中发生放电现象的状态，其中电子被激发或离开原子而形成的电离态称为等离子体。
气体放电等离子体在物理、化学、材料科学等领域具有广泛的应用，如气体放电放电器件、等离子体化学反应、等离子体刻蚀等。
气体放电等离子体的研究主要涉及其形成机制、物理特性以及相应的应用。
首先，气体放电等离子体的形成机制可以通过电子碰撞、电离辐射、感应耦合等方式实现。
当气体分子受到能量输入时，其分子结构会发生改变，电子被激发或离开原子，形成带正电荷的离子和带负电荷的电子，从而形成等离子体。
不同放电方式下，等离子体的形成机制有所不同，需要通过实验和理论模拟方法进行研究。
其次，气体放电等离子体的物理特性与等离子体中的电子和离子的动力学行为密切相关。
在强电场的作用下，电子受到加速，与气体分子碰撞产生电子能量损失和电离过程，导致等离子体的发光和放电现象。
不同气体的放电特性也有所不同，气体放电等离子体可以呈现出不同的色彩和辐射特性，如辉光放电、正离子束等。
通过对等离子体的物理特性的研究，可以了解等离子体的动态演化过程和能量传输机制，为应用研究提供理论和实验依据。
最后，气体放电等离子体的应用广泛，包括能源、环境、光电等领域。
在能源领域，气体放电等离子体可以用于气体分子的激发和电离，促进高能粒子的合成和加速，从而用于核聚变、等离子体激光和粒子加速器等研究。
在环境领域，气体放电等离子体可以通过电子能量损失和电离过程产生活性物种，从而用于大气中污染物的降解和消除。
在光电领域，气体放电等离子体可以用于光源、显示器和光电器件等的制造和改进。
综上所述，气体放电等离子体的研究对了解其形成机制、物理特性以及应用具有重要意义。
通过对等离子体的研究，可以深入理解等离子体的动态行为和能量传输机制，并可以广泛应用于能源、环境、光电等领域中。
未来的研究需要进一步深入，结合实验和理论模拟方法，对气体放电等离子体的形成机制、动力学行为和应用进行深入研究，以推动相关领域的发展和创新。
等离子体放电实验报告
等离子体放电实验报告等离子体放电实验报告引言：等离子体是一种由带正电荷的离子和带负电荷的电子组成的高度电离的气体。
等离子体放电实验是一种常见的物理实验，通过施加电场或电压，使气体中的原子或分子电离，形成等离子体，并观察等离子体的放电现象。
本实验旨在探究等离子体放电的特性和规律。
实验设备和方法：1. 实验设备：- 玻璃管：用于容纳气体和形成等离子体的容器；- 电源：用于提供电场或电压；- 气体：常用的气体有氩气、氢气等；- 电压表和电流表：用于测量电场强度和电流。
2. 实验方法：- 将玻璃管充满所选气体；- 将电源接入玻璃管两端，施加适当的电压；- 观察等离子体的放电现象，并记录电流和电场强度的变化；- 改变电压、气体种类或气体压强，重复实验并记录观察结果。
实验结果与分析：1. 放电现象：在实验中，我们观察到等离子体放电时，玻璃管内的气体会发出明亮的光芒，且电流表会显示出电流的变化。
放电现象的强弱和稳定性与电压的大小、气体种类和气体压强有关。
2. 放电规律：- 电压与放电强度的关系：实验中发现，随着电压的增加，放电强度也增加。
当电压达到一定值时，放电强度会迅速增加，形成较强的等离子体。
- 气体种类与放电强度的关系：不同气体的放电特性不同。
例如，氩气放电强度较大，而氢气放电强度较小。
这是因为气体中的原子或分子电离能不同，导致放电特性的差异。
- 气体压强与放电强度的关系：实验中发现，当气体压强较低时，放电强度较小；当气体压强较高时，放电强度较大。
这是因为气体压强的增加会增加原子或分子电离的机会，从而增强放电现象。
实验讨论与应用：1. 实验讨论：- 等离子体放电实验是研究等离子体物理性质的重要手段，通过实验可以深入了解等离子体的形成、结构和特性。
- 等离子体放电现象在自然界和工业中广泛存在。
例如，闪电就是大气中的等离子体放电现象，等离子体放电技术也被应用于气体放电灯、等离子体刻蚀等领域。
2. 应用展望：- 等离子体放电技术在材料加工、环境治理、能源研究等方面具有广阔的应用前景。
大气压脉冲气体放电与等离子体应用
大气压脉冲气体放电技术是一种新型的非平衡等离子体产生技术，它具有放电电压低、电流大、等离子体密度高、反应性强等优点，在等离子体表面处理、薄膜沉积、环境治理等领域具有广泛的应用前景。
一、大气压脉冲气体放电技术原理大气压脉冲气体放电技术的基本原理是利用高压脉冲电源在常压或接近常压的条件下，使气体发生放电，产生等离子体。
当高压脉冲电源加在两电极之间时，气体分子被电离，产生自由电子和正离子。
在电场的作用下，自由电子加速并撞击气体分子，产生更多的自由电子和正离子，从而形成雪崩效应。
当自由电子的密度达到一定程度时，气体发生放电，产生等离子体。
二、大气压脉冲气体放电技术的特点大气压脉冲气体放电技术具有以下特点：（1）放电电压低：大气压脉冲气体放电技术的放电电压一般在几千伏到几十千伏之间，远低于传统的真空放电技术。
（2）电流大：大气压脉冲气体放电技术的电流可以达到几安培甚至几十安培，远高于传统的真空放电技术。
（3）等离子体密度高：大气压脉冲气体放电技术的等离子体密度可以达到1011-1012 cm^-3，远高于传统的真空放电技术。
（4）反应性强：大气压脉冲气体放电技术产生的等离子体具有很强的反应性，可以与各种气体和固体发生化学反应。
三、大气压脉冲气体放电技术的应用大气压脉冲气体放电技术在等离子体表面处理、薄膜沉积、环境治理等领域具有广泛的应用前景。
（1）等离子体表面处理：大气压脉冲气体放电技术可以对各种材料的表面进行处理，提高材料的表面活性、润湿性、粘合性等性能。
（2）薄膜沉积：大气压脉冲气体放电技术可以沉积各种薄膜，如金属薄膜、氧化物薄膜、氮化物薄膜等。
（3）环境治理：大气压脉冲气体放电技术可以用于处理各种污染物，如挥发性有机物、氮氧化物、硫氧化物等。
四、大气压脉冲气体放电技术的发展前景大气压脉冲气体放电技术是一项新兴技术，具有广阔的发展前景。
随着技术的不断进步，大气压脉冲气体放电技术将在更多的领域得到应用，对国民经济和社会发展产生重大影响。
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对于曲线的ＣＤ段，由于电子受到减速电位(ＵP-ＵS)的作用，只有能量比ｅ(ＵP-ＵS)大的那部分电子能够到达探针。假定等离子区内电子的速度服从麦克斯韦分布，则减速电场中靠近探针表面处的电子密度ｎe，按玻耳兹曼分布应为
(1)
式中ｎo为等离子区中的电子密度，Ｔe为等离子区中的电子温度，ｋ为玻耳兹曼常数。
电子密度ne为：
(12)
式中Ｍ是放电管所充气体的离子质量，Ｓ是两根探针的平均表面面积。Is是正离子饱和电流。
由双探针法可测定等离子体内的轴向电场强度ＥL。一种方法是分别测定两根探针所在处的等离子体电位Ｕ1和Ｕ2，由下式得
（13）
式中l为两探针间距。
另一种方法称为补偿法，接线如图6所示。当电流表上的读数为零时，伏特表上的电位差除以探针间距L，也可得到ＥL。
tgΦ= 0.80
Te = 1.45E+004 K
Ve = 7.48E+005 m/s
Ne = 3.11E+017 n/m^3
Ee = 3.00E-019 J
2．双探针法
用自动记录法测出双探针伏安特性曲线，求Ｔe和ｎe。
双探针法实验方法与单探针法相同，接线图如图10所示。
图10
实验结果图如下
图11
实验结果如下
（2）探针材质的化学性质要稳定，在高温下要求探针不易发生化学变化。
（3）抗干扰能力强。探针必须是电的良导体，在高温的等离子气体中任然要保持电的良导体的特性。
2.要得到较好的实验结果，一般应在能产生辉光放电的压强和放电电流范围内，令压强稍高些，放电电流小些，探针离阳极近些，测量探针电压的电压表内阻尽量大些，电流表内阻小些，量程宽些，尽量测量快些。等离子体参数的探针实验中，一般只注意作离子电流的修正，实际上，在某种情况下，探针污染和灯丝高能电子对测量结果的影响可能大得多。
I1 = 508.36 uA
I2 = 523.21 uA
tgΦ= 1.5E-004
Te = 1.97E+004 K
Ne = 5.69E+016 n/m^3
五、误差分析
1．单探针法因为探针的点位要以放电管的阳极或阴极作为参考点，而且一部分放电电流会对谈及电流有所贡献，造成探极电流过大和特性曲线失真，而双探针法流到探针的总电流决不可能大于饱和离子电流。这是因为流到系统的电子电流总是与相等的离子电流平衡。从而探针对等离子体的干扰大为减小。另外双探针法不需要参考电位，受放电系统接地情况的影响较小。
六、思考题
1、气体放电中的等离子体有什么特征？
等离子体(又称等离子区)定义为包含大量正负带电粒子、而又不出现净空间电荷的电离气体。也就是说，其中正负电荷密度相等，整体上呈现电中性。等离子体可分为等温等离子体和不等温等离子体，一般气体放电产生的等离子体属不等温等离子体。
等离子体有一系列不同于普通气体的特性：
图2
在ＡＢ段，探针的负电位很大，电子受负电位的排斥，而速度很慢的正离子被吸向探针，在探针周围形成正离子构成的空间电荷层，它把探针电场屏蔽起来。等离子区中的正离子只能靠热运动穿过鞘层抵达探针，形成探针电流，所以ＡＢ段为正离子流，这个电流很小。
过了Ｂ点，随着探针负电位减小，电场对电子的拒斥作用减弱，使一些快速电子能够克服电场拒斥作用，抵达探极，这些电子形成的电流抵消了部分正离子流，使探针电流逐渐下降，所以ＢＣ段为正离子流加电子流。
（4）电子平均动能Ｅe。
（5）空间电位分布。
此外，由于等离子体中带电粒子间的相互作用是长程的库仑力，使它们在无规则的热运动之外，能产生某些类型的集体运动，如等离子振荡，其振荡频率Fp称为朗缪尔频率或等离子体频率。电子振荡时辐射的电磁波称为等离子体电磁辐射。
3、探针法对探针有什么要求？
（1）探针必须要有较高的熔点，由于在电子温度比较高，玻璃管里的温度比较高，所以探针必须要要较高的熔点，防止探针在高温下融化。；
（4）电子平均动能Ｅe。
（5）空间电位分布。
此外，由于等离子体中带电粒子间的相互作用是长程的库仑力，使它们在无规则的热运动之外，能产生某些类型的集体运动，如等离子振荡，其振荡频率Fp称为朗缪尔频率或等离子体频率。电子振荡时辐射的电磁波称为等离子体电磁辐射。
3.稀薄气体产生的辉光放电
本实验研究的是辉光放电等离子体。
在电子平均速度为ve时，在单位时间内落到表面积为Ｓ的探针上的电子数为： (2)
将(1)式代入(2)式得探针上的电子电流：
(3)
其中
(4)
对(3)式取对数
(5)
其中
故
(6)
可见电子电流的对数和探针电位呈线性关系。
图3
作半对数曲线，如图3所示，由直线部分的斜率 ，可决定电子温度Te：
(7)
电子平均动能Ｅe和平均速度ve分别为：
图6
三、实验仪器
本实验用等离子体物理实验组合仪(以下简称组合仪)、接线板和等离Байду номын сангаас体放电管。
放电管的阳极和阴极由不锈钢片制成，管内充汞或氩。
实验参数：
探针面积：1/4лD²（D=0.45mm）探针轴向间距：30mm
放电管内径：Ф6mm平行板面积：4×7mm²
平行板间距：4mm赫姆霍兹线圈直径：Ф200mm
到了Ｃ点，电子流刚好等于正离子流，互相抵消，使探针电流为零。此时探针电位就是悬浮电位ＵF。
继续减小探极电位绝对值，到达探极电子数比正离子数多得多，探极电流转为正向，并且迅速增大，所以ＣＤ段为电子流加离子流，以电子流为主。
当探极电位ＵP和等离子体的空间电位ＵS相等时，正离子鞘消失，全部电子都能到达探极，这对应于曲线上的Ｄ点。此后电流达到饱和。如果ＵP进一步升高，探极周围的气体也被电离，使探极电流又迅速增大，甚至烧毁探针。
图1
正辉区是我们感兴趣的等离子区。其特征是：气体高度电离；电场强度很小，且沿轴向有恒定值。这使得其中带电粒子的无规则热运动胜过它们的定向运动。所以它们基本上遵从麦克斯韦速度分布律。由其具体分布可得到一个相应的温度，即电子温度。但是，由于电子质量小，它在跟离子或原子作弹性碰撞时能量损失很小，所以电子的平均动能比其他粒子的大得多。这是一种非平衡状态。因此，虽然电子温度很高（约为105Ｋ），但放电气体的整体温度并不明显升高，放电管的玻璃壁并不软化。
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Is1、Is2。
图5
双探针法有一个重要的优点，即流到系统的总电流决不可能大于饱和离子电流。这是因为流到系统的电子电流总是与相等的离子电流平衡。从而探针对等离子体的干扰大为减小。
由双探针特性曲线，通过下式可求得电子温度Ｔe：
(11)
式中ｅ为电子电荷，ｋ为玻耳兹曼常数，Ii1、Ii2为流到探针1和2的正离子电流。它们由饱和离子流确定。 是Ｕ＝０附近伏安特性曲线斜率。
2、等离子体有哪些主要的参量？
描述等离子体的一些主要参量为：
（1）电子温度Ｔe。它是等离子体的一个主要参量，因为在等离子体中电子碰撞电离是主要的，而电子碰撞电离与电子的能量有直接关系，即与电子温度相关联。
（2）带电粒子密度。电子密度为ｎe，正离子密度为ｎi，在等离子体中ｎe≈ｎi。
（3）轴向电场强度ＥL。表征为维持等离子体的存在所需的能量。
辉光放电是气体导电的一种形态。当放电管内的压强保持在1０～1０2Pａ时，在两电极上加高电压，就能观察到管内有放电现象。辉光分为明暗相间的8个区域，在管内两个电极间的光强、电位和场强分布如图2.3-1所示。8个区域的名称为（1）阿斯顿区，（2）阴极辉区，（3）阴极暗区，（4）负辉区，（5）法拉第暗区，（6）辉区(即正辉柱)，（7）阳极暗区，（8）阳极辉
2.等离子体的主要参量
描述等离子体的一些主要参量为：
（1）电子温度Ｔe。它是等离子体的一个主要参量，因为在等离子体中电子碰撞电离是主要的，而电子碰撞电离与电子的能量有直接关系，即与电子温度相关联。
（2）带电粒子密度。电子密度为ｎe，正离子密度为ｎi，在等离子体中ｎe≈ｎi。
（3）轴向电场强度ＥL。表征为维持等离子体的存在所需的能量。
3.等离子体诊断
测试等离子体的方法被称为诊断。等离子体诊断有探针法，霍尔效应法，微波法，光谱法等。本次实验中采用探针法。探针法分单探针法和双探针法。
（1）单探针法。单探针法实验原理图如图2所示。
图2
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，得到探针电流与其电位之间的关系，即探针伏安特性曲线，如图2所示。对此曲线的解释为：
赫姆霍兹线圈间距：100mm赫姆霍兹线圈圈数：400圈（单只）
电子电量：e=1.60× C电子质量：Me=9.11× kg
玻尔兹曼常数：K=1.38× J·K
四、实验内容
1.单探针法测等离子体参量
本实验采用的是电脑化Ｘ-Ｙ记录仪和等离子体实验辅助分析软件，测量伏安特性曲线，算出等离子体参量。实验接线图如下
气体放电中等离子体的研究
091120***
一、实验目的
1、了解等离子体的产生和有关参数的物理意义
2、采用探针法测量气体放电等离子体的电子温度和电子密度
二、实验原理
1.等离子体及其物理特性
等离子体(又称等离子区)定义为包含大量正负带电粒子、而又不出现净空间电荷的电离气体。也就是说，其中正负电荷密度相等，整体上呈现电中性。等离子体可分为等温等离子体和不等温等离子体，一般气体放电产生的等离子体属不等温等离子体。
(8)
(9)
式中ｍe为电子质量。
由(4)式可求得等离子区中的电子密度：
(10)
式中I0为ＵP＝Ｕｓ时的电子电流，Ｓ为探针裸露在等离子区中的表面面积。
（2）双探针法。双探针法原理图如图4