直流辉光放电中等离子体诊断实验指导手册(教师用)-东北大学
直流辉光等离子体系列实验报告-复旦大学物理教学实验中心
直流辉光等离子体系列实验报告陈金杰合作者张帆指导老师乐永康（复旦大学物理系上海 200433）摘要：利用直流辉光等离子体实验装置,获得等离子体。
并研究直流低气压放电现象，测量等离子体伏安曲线，测定气体击穿电压验证帕邢定律，利用Langmuir单探针和Langmuir双探针测量等离子体的密度、温度和德拜长度等参数。
并就相关现象进行讨论。
关键词：直流辉光等离子体气体放电伏安特性击穿Langmuir探针引言：关于等离子体等离子体（Plasma）是一种由大量正、负带电粒子和中性粒子组成的准中性气体，广泛存在于宇宙中，常被视为是物质的第四态，被称为等离子态，或者“超气态”。
等离子体具有很高的电导率，与电磁场存在极强的耦合作用。
等离子体是由克鲁克斯在1879年发现的，1928年美国科学家欧文·朗缪尔和汤克斯（Tonks）首次将“等离子体（plasma）”一词引入物理学，用来描述气体放电管里的物质形态。
严格来说，等离子是具有高位能动能的气体团，等离子的总带电量仍是中性，借由电场或磁场的高动能将外层的电子击出，结果电子已不再被束缚于原子核，而成为高位能高动能的的自由电子。
等离子体可通过放电、加热、光激励等方法产生,它有以下特点: [1](1) 电子温度高于离子温度由于电子和离子的质量差别悬殊,电子更容易从电场中获得能量,因此电子的平均动能远大于离子的平均动能,即电子和离子有各自独立的不同平衡温度。
电子温度比离子温度高得多,而离子温度与等离子体中中性粒子温度一样。
引入等离子体中的极板也可以保持较低的温度。
等离子体高度电离，是电和热的良导体，具有比普通气体大几百倍的比热容。
(2) 具有丰富的活性粒子通过与电子的非弹性碰撞,各种粒子得到活性激发。
这些活性粒子具有不同能量,可在固体表面发生各种物理和化学效应。
所以需要在很高温度下才能进行的化学反应在等离子体中很容易完成。
(3) 存在等离子体鞘层在等离子体中引入负(或正) 电极,为屏蔽外电势对等离子体的影响,在电极周围形成正(或负) 电荷层,称为等离子体鞘层。
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
辉光放电等离子体等效电路模型建立及验证
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日 期：
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摘要
摘要
对于低气压辉光放电等离子体特性的研究，广大科研工作者一般采用专业的 多物理场仿真软件进行仿真模拟以辅助理论研究。仿真模拟能够有效的帮助全面 分析物理模型，及其里面各种场相互作用，粒子的碰撞等等。然而仿真模拟也存 在无法收敛的风险和计算时间过长的不足，而且仿真的可靠性严重依赖于参数设 置的精确度以及化学反应式的正确与否。本文提出一种新的方法，首先测量得到 装置的电压、电流波形，然后通过电路仿真的方法匹配得出等离子体等效电路模 型中的元器件参数，最后根据等离子体的等效电路理论利用元器件参数进一步求 得等离子体的主要参数。本文做了以下几部分工作：
学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。
本人签名：
日 期：
西安电子科技大学 关于论文使用授权的说明
本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究 生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权 保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分 内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位 后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。
A thesis submitted to XIDIAN UNIVERSITY in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master in Electronic Science and Technology
By Lin Hao Supervisor: Prof. Li Xiaoping December 2014
直流辉光等离子体系列实验报告 复旦大学物理教学实验中心fudan
直流辉光等离子体系列实验报告陈金杰合作者张帆指导老师乐永康（复旦大学物理系上海 200433）摘要：利用直流辉光等离子体实验装置,获得等离子体。
并研究直流低气压放电现象，测量等离子体伏安曲线，测定气体击穿电压验证帕邢定律，利用Langmuir单探针和Langmuir双探针测量等离子体的密度、温度和德拜长度等参数。
并就相关现象进行讨论。
关键词：直流辉光等离子体气体放电伏安特性击穿Langmuir探针引言：关于等离子体等离子体（Plasma）是一种由大量正、负带电粒子和中性粒子组成的准中性气体，广泛存在于宇宙中，常被视为是物质的第四态，被称为等离子态，或者“超气态”。
等离子体具有很高的电导率，与电磁场存在极强的耦合作用。
等离子体是由克鲁克斯在1879年发现的，1928年美国科学家欧文·朗缪尔和汤克斯（Tonks）首次将“等离子体（plasma）”一词引入物理学，用来描述气体放电管里的物质形态。
严格来说，等离子是具有高位能动能的气体团，等离子的总带电量仍是中性，借由电场或磁场的高动能将外层的电子击出，结果电子已不再被束缚于原子核，而成为高位能高动能的的自由电子。
等离子体可通过放电、加热、光激励等方法产生,它有以下特点: [1](1) 电子温度高于离子温度由于电子和离子的质量差别悬殊,电子更容易从电场中获得能量,因此电子的平均动能远大于离子的平均动能,即电子和离子有各自独立的不同平衡温度。
电子温度比离子温度高得多,而离子温度与等离子体中中性粒子温度一样。
引入等离子体中的极板也可以保持较低的温度。
等离子体高度电离，是电和热的良导体，具有比普通气体大几百倍的比热容。
(2) 具有丰富的活性粒子通过与电子的非弹性碰撞,各种粒子得到活性激发。
这些活性粒子具有不同能量,可在固体表面发生各种物理和化学效应。
所以需要在很高温度下才能进行的化学反应在等离子体中很容易完成。
(3) 存在等离子体鞘层在等离子体中引入负(或正) 电极,为屏蔽外电势对等离子体的影响,在电极周围形成正(或负) 电荷层,称为等离子体鞘层。
等离子作业指导书
等离子作业指导书一、背景介绍等离子作业是指在等离子体物理学领域中进行的实验、研究或工程应用。
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状态，具有很高的热度和电导率。
等离子作业的目的是研究等离子体的性质、行为和应用，以及开发相关的技术和设备。
二、作业目标本次等离子作业的目标是掌握等离子体基本特性的实验测量方法和技术，了解等离子体在各个领域的应用，以及掌握等离子作业所需的安全操作规范。
三、作业内容1. 等离子体实验测量方法和技术a. 等离子体参数测量：介绍常用的等离子体参数测量方法，如等离子体密度、温度和电荷等的测量方法和仪器。
b. 等离子体诊断技术：介绍等离子体诊断技术的原理和应用，如光谱诊断、电子探测器和探针诊断等。
c. 等离子体模拟与仿真：介绍等离子体模拟与仿真的方法和软件工具，如等离子体流体模拟、粒子模拟和电磁场模拟等。
2. 等离子体在各个领域的应用a. 等离子体物理学研究：介绍等离子体物理学的基本理论和研究方法，以及等离子体在天体物理学、核物理学和凝聚态物理学中的应用。
b. 等离子体工程应用：介绍等离子体工程应用的基本原理和技术，如等离子体刻蚀、等离子体喷涂和等离子体焊接等。
c. 等离子体在能源领域的应用：介绍等离子体在核聚变、等离子体切割和等离子体发电等能源领域的应用。
3. 等离子作业安全操作规范a. 等离子体实验室安全操作规范：介绍等离子体实验室的安全操作规范，包括防护措施、紧急处理和事故预防等。
b. 等离子体设备操作规范：介绍等离子体设备的操作规范，包括设备启动、运行和停止等操作步骤。
c. 等离子体工程施工规范：介绍等离子体工程施工的规范要求，包括设备安装、电气接线和安全检查等。
四、作业要求1. 学习资料：自行查找相关学习资料，包括教科书、学术论文和实验手册等。
2. 实验操作：根据学习资料进行实验操作，掌握等离子体实验测量方法和技术。
3. 文献阅读：阅读相关文献，了解等离子体在各个领域的应用和研究进展。
辉光放电等离子体诊断
(5)、探针表面没有热电子和次级电子的发射。
则：对于插入等离子体的单探针有：
随机电流： ，Байду номын сангаас
根据玻耳兹曼定理：
电子密度
式中：Vp为探针电位，Vs为等离子体电位
所以：探针电流
而对于插入等离子体的双探针有：
设探针的面积分别为A1,A2；电位为V1,V2；电压V=V1-V2≥0。
c:等离子体频率：表示等离子体对电中性破坏的反应快慢，是等离子体震荡这种集体效应的频率为。
粒子震荡频率：
电子震荡频率：
d:德拜长度：等离子体内电荷被屏蔽的半径，表示等离子体内能保持的最小尺度。当电荷正负电荷置于等离子体内部时就会在其周围形成一个异号电荷的“鞘层”。
德拜长度：
2、等离子体参数的静电探针诊断原理
流过探针1，2的离子和电子电流分别为：i1+，i1-，i2+，i2-。
对双探针整体为悬浮的故：
则从2流入1的电流为：
，
所以：
故：
大致I-V函数关系曲线见下图：
由此可知：电子温度：
等离子体密度：
注：
图11、理想双探针曲线
三、实验仪器：
DH2005直流辉光等离子体实验装置
1、总电源开关2、冷却水电源开关3、真空泵电源开关4、电阻真空计开关5、高压电源开关6、探针电源7、高压调节旋钮8、高真空微调阀9、隔膜阀调节旋钮10、工作选择开11、电流量程选择开关12、探针电压调节电位器(粗调) 13、探针电压调节电位器（细调）14、放电管电压测量表15、辉光电流测量表16、击穿电压测量表17、暗电流测量表18、探针电压表19、探针电流表20、电阻真空计21、转子流量计22、总电源指示灯
等离子体电子工程(21)—辉光放电与低温等离子体
（5.6）
该式表明，Te 随着 pa 的增大而降低。图 5.5 表示了氦放电时详细 理论计算结果
图 5.5 电子温度 Te 随压强 p 增高而降低的计算结果（半径为 a 的氦正柱区）
在正柱区，电子是由于直流电场的焦耳加热效应而吸收功率的。 根据第 2 章的公式（2.3）和第 3 章的公式（3.29） ，电场 E 所导致的 电子漂移速度为 ud e E ，电流密度为 eneud ；正柱区单位长度上所加 电压 E[V ] ， 所以单位体积中电子吸收的功率为 Pabs eneud E 。 另一方面， 作为正柱区内功率的损失过程，我们可以列举弹性碰撞或电离、激发 以及带电粒子在管壁上的复合等（参见 3.6 节） 。这里，我们假设主 要的损失是弹性碰撞引起的功率损失 ne (2me / mi ) e (3 Te / 2) 和非弹性碰 撞中电离的功率损失 eVI I ne ，那么从能量平衡原理可以得到下式：
eneud E 3me e ne Te eVI I ne mi
（5.7）
5.2.4 各种条件下的辉光放电 压强为 1Torr 量级的直流辉光放电的基本特征已经在图 5.4 中给
予了描述。 当降低压强时， 阴极区域的长度 dc 会伸展， 正柱区会变短； 当压强下降很多时，正柱区最终会消失，放电管的绝大部分区域将是 负辉区，即从图 5.4（c）状态转移到图 4.1 的状态。在这样的低气压 辉光中， pd c 值低于帕邢定律中的极小值（ ( pd ) min ） ，维持放电所需的 鞘层电压 Vc 较高，电场也较强。在图 4.1 中那样以负辉区为主体的放 电类型中，还有低气压时的热阴极 DC 放电【见图 5.1（b） 、 （c ） 】以 及等离子体工艺中常用的平行板型 RF 放电（见图 6.3） 。 另一方面， 从 1Torr 向上增大压强会引起与上述过程相反的现象： 负辉区及其两侧的暗区缩小，正柱区扩展。这样的辉光放电现象通常 是发生在 100Torr 以下。在约为一个大气压的情况下，虽然辉光放电 的维持是可能的，但这时必须注意选择外部电路的参数，并要对阴极 进行强冷却以至于不进入电弧放电状态。这样的高气压辉光，最近在 等离子体工艺中得到应用，其重要性正被人们重新认识。直流高气压 辉光放电在电极间距较长时的特性类似于低气压辉光放电， 在阴极附 近可以看到阴极鞘层区域、负辉区和法拉第暗区。由于压强较高，所 以粒子间的平均自由程较短，正柱区会集中在放电管的中部。集中后 的正柱区有时会在放电管内形成振荡，出现不稳定现象。为便于大家 参考，我们在图 5.6 中给出了铜为阴极时放电电流密度 j 和压强 p 的 关系。这里 j 在压强较低时与 p 2 、在压强较高时与 p 4/3 成正比关系。
直流辉光等离子体气体放电(讲义)(52011060109552354)
1
图（1）气体放电伏安特性曲线
由气体放电伏安特性曲线可看出，在开始电流随电压增加而增加，但此时电流上升变化得较缓慢， 表明放电管中的气体电离度很小，继续提高电压，电流不再增加，呈本底电离区的饱和状态，继续提高电 压，电流会呈指数关系上升，这时电压较高但电流不大，放电管中也无明显的电光。再继续提高电压，发 生了新的变化，此时电压不但不增高反而下降，同时在放电管内的气体发生了击穿，观测到耀眼的电光。 这时因电离而电阻减小，电流开始增长，电压Vs称为气体的击穿电压。放电转为辉光放电，电流开始上升 而电压一直下降到E点，然后电流继续上升但电压恒定不变直到F点，而后电压随电流的增加而增加到G点， 放电转入较强电流的弧光放电区。经典的直流低气压放电在正常辉光放电区如图(2)所示：
气体放电击穿电压Vs是放电开始击穿所需的最低电压，帕邢在汤森提出气体放电击穿理论之前便在实 验室中发现了在一定的放电气压范围内，气体放电击穿电压Vs是气压（p）和极间距离（d）乘积的函数，
2
即：
Vs = f ( pd )
（2）
上式表明某一特定气体的击穿电压仅仅依赖于 pd 的乘积，这一现象被称为帕邢（Paschen）定律。 5）等离子体诊断
-
图（2）低气压放电现象
在直流辉光放电管中，从阴极到阳极基本上可以划分八个区域，即阿斯顿暗区、阴极辉光区、阴极暗 区、负辉区、法拉第暗区、正柱区、阳极暗区和阳极辉光区。其中，前三个区总称为阴极位降区。大部分 源电压是在该区域下降，主要是由于从阴极发射出来的电子在阴极位降区被加速。阴极位降区较暗，不发 光。从阴极位降区出来的电子将与负辉区中的原子或分子发生碰撞，使其激发或电离。因此，负辉区发出 的光较明亮。经过负辉区后，电子的能量变得较低，以至没有足够的能量再去激发原子或分子，因此在法 拉第暗区，发光较暗。在正柱区，电场基本上是均匀的，且电子的密度与离子的密度近似相等。因此该区 域就是等离子体区。接近阳极，电子被吸引且受到加速，而离子则被排斥。被加速的电子仍能激发原子或 分子，形成发光的阳极辉光区。
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近代物理实验系列-等离子体诊断实验实验指导手册(教师用书)
东北大学
2017.6.30
等离子体是由中性粒子、电子、离子、光子等基本粒子组成的各向异性运动的物质形态，被称为除了固态、液态、气态外物质第四态，等离子体应用广泛，也是近代物理、材料研究的重要领域之一。
因此，也是大学物理以及相近专业的近代物理实验课程的必修内容。
改变插入到放电管的正柱区内的朗缪尔探针的电压（一般-100V 到+100V 变化），使之吸收等离子体内的离子和电子，并分析探针上的电流 I 和电压 V 的关系可以对等离子体进行诊断分析。
本实验的实际操作有助于更加深刻的理解老师在课堂上讲授的相关理论。
朗缪尔探针是研究等离子体特性的主要工具，要求学生通过本次实验了解朗缪尔探针的测量等离子体的基本原理；熟练测量朗缪尔探针的 I-V 特性曲线；能够通过 I-V 特性曲线计算分析出等离子体的有关参数。
通过本实验应使学生充分理解如下内容：
①等离子体空间电位
②等离子体悬浮电位
③等离子体密度(电子密度=离子密度)
④电子温度
⑤朗缪尔探针(单探针)进行等离子体诊断的理论
SSV-40 型气体放电与等离子体诊断仪 1 台(如图 1 所示);实验报告；实验指导手册；记录笔和记录纸；可拍照手机。
图 1 SSV-40 型气体放电与等离子体诊断仪
3.考察知识点
⑴等离子体参数
等离子体空间电位：等离子体相对于地的电位(差)。
等离子体密度：等离子体由电子和正离子组成，宏观呈现电中性的物质状态，因此宏观的电子密度和离子密度相等也等于等离子体密度。
电子温度：等离子体中大量电子做运动具有的动能的宏观表现即温度。
探针悬浮电位：朗缪尔探针悬浮在等离子体中(由于是悬浮状态探针电流为零）时探针相对于地的电位差
德拜长度：德拜长度描述等离子体最小尺度，只有大于德拜长度的尺度才可以认为是等离子体，小于德拜长度区域内存在的电子离子的局部不稳定运动或者说局部空间电荷不为 0，不能认为是等离子体。
因此德拜长度是等离子体重要的指标，一般朗缪尔探针的针尖尺度应该小于德拜长度以致于接触式测量不至于对等离子体产生干扰。
图 2 SSV-40型放电与等离子体诊断仪放电与诊断电路简图
⑵朗缪尔探针诊断
图 2 所示，朗缪尔探针插入放电管中(真空密封)，接触等离子体；另一端与驱动电源(输出±100V 电压)相连，而驱动电源另一端则与放电管的
阳极和地相连。
数字电压表 V2 和电流表 A2 分别实时显示朗缪尔探针的
电压和电流值。
这里假定阳极位降可以忽略(因为阳极位降很小，有时正有
时负有时为 0)。
结构上朗缪尔探针是一个高熔点金属丝(0.2mm 钨丝)并做真空密封处
理，如下图 3 所示。
一般用钨丝或钼丝或钽丝，真空还原环境也可以用石
墨丝。
图 3 朗缪尔单探针
图 4 朗缪尔双探针
图 5 朗缪尔探针安装位置图
注：详尽的朗缪尔探针诊断理论见“近代物理实验-气体放电与等离子体诊断理论基础。
部分”参考文献：
ngmiur Probe Diagnostics F.F Chen University of California 2003
2.Hiden langmuir Probe manual 2003
3.Plasmart Probe system manual 2004
4.SmartProbe manual 2002
5.近代物理实验-气体放电与等离子体诊断理论基础2017
4.实验步骤
实验前的准备：
设备检查包括电源位置、设备是否接地、真空泵油量以及其它影响实
验或给实验带来隐患的因素。
确保微调阀已关闭(顺时针拧到底)。
打开气瓶，并调节减压阀到 0.5 个大气压左右。
限流电阻调节开关 R1，R2 和 R3,以及档位开关是否拨到最左侧。
检
查实验报告，实验指导手册，实验记录本、实验记录笔、手机等必要实验
工具是否备齐。
实验前必须经过必要的培训或在老师指导下进行操作。
注意安全。
具
体实验操作步骤参考图 1 所示。
5.调节放电管正常辉光放电：
步 1：打开“总电源”开关，再打开放电管驱动器“电源”开关。
(先
不要打开朗缪尔探针电源)。
步 2：打开“真空泵”开关，启动真空泵开始抽真空，同时观察真空
计读数，直到真空度大于 10Pa
步 3：打开微调阀，并缓慢调节“压力调节按钮”，同时观察真空度
直到稳定在设定值为止,(压力在 20-100Pa，在 30-50Pa 为宜)。
步 4：打开“总电压调节”开关，直到 1100V 左右。
步 5：“档位”开关打到 1，拨动“限流电阻调节开关”1 由左向右
旋动，每旋动一次限流电阻，其阻值相应减小一次，这时观察放电管外型，出现电流增大而电压不变位置，为正常辉光放电。
若没有出现正常辉光放电，则继续，直到“限流电阻调节开关”1 被拨动到最右边为止，这时拨
动“档位”开关打到 2，并拨动“限流电阻调节开关”2 由左向右旋动，
每旋动一次限流电阻，其阻值相应减小一次，观察放电管外型，出现电流
增大而电压不变位置，为正常辉光放电，若没有出现正常辉光放电，则继续。
直到“限流电阻调节开关”2 被拨动到最右边为止，这时拨动“档位”
开关打到 3，并拨动“限流电阻调节开关”3 由左向右旋动，每旋动一次
限流电阻，其阻值相应减小一次，这时观察放电管外型，出现电流增大而
电压不变位置，为正常辉光放电。
若没有出现正常辉光放电，则继续。
本
实验仪器在20Pa-100Pa 以内又可以获得正常辉光放电形貌。
其它同学可以
改变放电压力如20Pa，30Pa，40Pa， 50Pa 重复上述步骤；观察不同的压
力下的放电管正常辉光放电形貌。
步 6：这时微微调整“压力调节钮”调整压力，目的使朗缪尔探针刚
好处于正柱区（注：正柱区有时也会出现明暗相间也属正常，这时要保证
探针在正柱区的明亮处，或者继续增加压力是正柱区变成均匀）。
步 7：打开朗缪尔探针驱动电源的“开关”按钮。
步 8:调节朗缪尔探针电压调节按钮，使之在-100V，然后缓慢从-100V，步长<0.5V，增加直到+100V，同时及时记录此时的探针电流。
步 9：关闭朗缪尔探针电源，气体放电电源。
步 10：结束实验
步 11：课后，整理朗缪尔探针数据在坐标纸或计算机上独立绘出朗缪
尔探针 I-V（-100V----+100V）特性曲线。
步 12：根据 I-V 特性曲线求解等离子体参数
例如
图 6 朗缪尔探针 I-V 特性曲线
回答问题：
(1)求解等离子体悬浮电位
答：悬浮电位是探针电流零点对应的电压值,从表可知悬浮电位为-34V;
(2)求解等离子体空间电位
答：对 I-V 数据取半度数 lnI-V,从悬浮电位开始.I(A) V(V)有:
因此 lnI-V 特性曲线如下
图 7 I-V 数据取半度数 lnI-V 曲线图
空间电位为过渡区和电子饱和区直线交点处对应的电位即 Vs=15V
(3)求解等离子体电子温度
答：由 lnI-V 特性曲线可知过渡区直线斜率为α=0.067，所以电子温度为：
T eV =
kT
e
e
=
1
=
α
1
0.067
kT
e =e
1
=14.9eV
0.067
(4)求解等等离子体密度：
答：等离子体密度等于电子密度也等于离子密度根据空间电位处有：
I esat
1 ⋅e ⋅n
e
即N=5.95X1014/m3
⋅A
4
8k⋅T e
π⋅m e =
（5）求解等离子体德拜长度：
答：德拜长度
λD =
其中ε = 8.85434 ⨯10-12 (F / m ) ； k = 1.38⨯10-23 (J / K ) ； = 1.6 ⨯10-19 (C )
因此计算得：
λ = 1.15⨯10
-3
评分原则： 数据记录与处理50%：包括I-V 数据完整；I-V 曲线绘制；
等离子体参数计算求解正确50% 包括等离子体空间电位、悬浮电位、 电子温度、等离子体密度、德拜长度
0 D ε0 ⋅k ⋅T e e ⋅e ⋅n e
m。