等离子体物理诊断..
物理实验技术中的等离子体测量与实验方法
物理实验技术中的等离子体测量与实验方法一、引言等离子体是一种高能量物质状态，其在自然界和实验室中都具有广泛的应用，例如等离子体技术可用于材料加工、能源研究、天体物理学等领域。
为了更好地研究等离子体的性质和行为，物理实验技术中的等离子体测量与实验方法显得尤为重要。
二、等离子体测量方法等离子体测量方法多种多样。
其中最常见的是通过电子探测器来测量电子的能量和轨迹。
电子探测器主要有离子阱、多普勒效应仪和电子能量分析仪等。
离子阱可通过收集离子来测量等离子体的离子密度和温度。
多普勒效应仪适用于测量等离子体中的离子速度分布。
电子能量分析仪可用于测量电子的能量分布。
通过结合这些仪器，可以获得较为全面的等离子体测量数据。
三、等离子体实验技术等离子体实验技术是研究等离子体的基础。
其中包括等离子体放电技术、等离子体对流技术和等离子体触发技术等。
等离子体放电技术是产生等离子体的关键。
最常见的放电方法是通过高频电场或直流电弧来激发气体分子或原子，使其电离形成等离子体。
在实验中，可以通过控制放电电压、频率和电流来调节等离子体的性质。
等离子体对流技术是等离子体研究中常用的技术手段。
通过对流技术，可以控制等离子体的形状和位置，在实验中进行进一步的观测和测量。
例如，通过控制等离子体的电磁场分布，可以实现等离子体在空间中的运动和分布控制。
等离子体触发技术是研究等离子体行为和性质的重要手段。
触发技术可以实现对等离子体的控制和操纵，从而进行更精确的测量和实验。
触发技术主要包括激光触发技术、高压脉冲技术和微波触发技术等。
四、等离子体测量与实验方法的应用等离子体实验技术和测量方法在科学研究和工程应用中具有重要的应用价值。
在材料加工领域，等离子体技术可以实现对材料表面的改性和控制，提高材料的性能和功能。
在能源研究领域，等离子体技术可以用于核聚变反应的研究，为清洁能源的开发提供技术支持。
在天体物理学领域，等离子体技术可以用于对太阳等恒星的研究，揭示宇宙中等离子体的行为和性质。
等离子体物理基础
等离子体物理基础等离子体是一种以等离子体态的物质状态，它是由气体或固体在高温、高压或强辐照等条件下失去或获得电子而形成的，具有正离子和自由电子的等离子体。
等离子体物理研究的是等离子体的性质、行为和应用，并在诸多领域中有着广泛的应用。
一、等离子体形成的条件和特点1. 形成条件：等离子体形成有多种条件，如高温、高压和强电磁场等。
在高温条件下，物质分子能够克服束缚力，失去电子，形成带正电荷的离子和自由电子。
高压也能够促进电子的跃迁，使物质形成等离子体。
此外，强电磁场的作用也能够使等离子体形成。
2. 特点：等离子体具有电中性，但整体呈带电状态。
等离子体中自由电子的存在使得它具有导电性和磁场感应性。
另外，等离子体还具有高可压缩性和高扩散性，能够通过电场和磁场受力。
二、等离子体的分类根据温度和密度的不同，等离子体可以分为等离子普通态、等离子凝聚态和等离子极端态。
1. 等离子普通态：等离子普通态是指在常规条件下形成的等离子体。
它常见于自然界中的闪电和恒星等高温物质，以及工业和科研实验室中的等离子体设备，如等离子切割和等离子喷涂。
2. 等离子凝聚态：等离子凝聚态是指在较低温度和高密度条件下形成的等离子体。
其中包括电子气、等离子流体和凝聚态等离子体。
等离子凝聚态在材料科学、凝聚态物理和聚变能等领域有着广泛的应用。
3. 等离子极端态：等离子极端态是指在极端条件下形成的等离子体，如在极低温度、极高压力或强磁场条件下形成的等离子体。
这些条件下的等离子体在科学研究和天体物理学中具有重要作用。
三、等离子体物理的研究领域等离子体物理作为一门综合性的学科，涉及到许多领域和应用，如天体物理学、磁约束聚变、等离子体加热和等离子体诊断等。
以下是部分研究领域的介绍：1. 天体物理学：天体物理学研究宇宙中的等离子体，如恒星、星际等离子体，以及与宇宙射线和宇宙成分的相互作用。
这一领域的研究对于理解宇宙的起源和演化过程有着重要意义。
2. 磁约束聚变：磁约束聚变是一种利用等离子体自身的磁场来达到高温和高密度条件的核聚变技术。
等离子体物理中的等离子体诊断技术
等离子体物理中的等离子体诊断技术等离子体是一种高度电离的气体，它具有复杂的性质和行为。
在等离子体物理研究中，准确测量和分析等离子体参数是至关重要的。
等离子体诊断技术提供了一系列工具和方法，用于探测和研究等离子体的性质和行为。
本文将介绍几种常用的等离子体诊断技术，并探讨它们在等离子体物理研究中的应用。
一、光谱诊断技术光谱诊断技术是一种通过测量等离子体辐射光谱来获取等离子体参数的方法。
利用光谱仪和光电探测器，可以获取等离子体中的电子密度、温度、离子浓度等信息。
其中，基于精确测量等离子体辐射谱线强度和形状的方法，如测量波长位移和线宽等，可以获得等离子体的流体参数，并进一步研究等离子体的动力学行为。
二、散射诊断技术散射诊断技术是一种通过测量等离子体中散射光的性质来推断等离子体参数的方法。
通过测量等离子体中的散射光的强度、偏振和波长等，可以推算出等离子体中的粒子密度、温度、流动速度等信息。
其中，拉曼散射和汤姆逊散射是常用的等离子体诊断技术，可以用来研究等离子体的密度梯度、流体运动以及离子温度等。
三、探针诊断技术探针诊断技术是一种通过测量等离子体中的电子或离子电流来推断等离子体参数的方法。
利用探头与等离子体相互作用，可以测量电子温度、电子密度、离子密度等参数。
常用的探针诊断技术包括电子探针和离子探针。
电子探针通过测量电子引出电流和电压的关系，可以得到等离子体的电子温度和电子密度。
离子探针则通过测量离子引出电流和电压的关系，可以获得等离子体的离子密度。
四、辐射诊断技术辐射诊断技术是一种通过测量等离子体辐射强度和能谱来推断等离子体参数的方法。
辐射诊断技术可以提供等离子体的电子温度、电子密度、离子浓度以及辐射湮没通量等信息。
常用的辐射诊断技术包括软X射线诊断、硬X射线诊断、γ射线诊断等。
这些技术可以用于研究等离子体中的能量输运、等离子体的辐射特性以及等离子体与壁面相互作用等。
综上所述，等离子体诊断技术在等离子体物理研究中起着重要的作用。
等离子体物理实验中的电离度与等离子体诊断技术
等离子体物理实验中的电离度与等离子体诊断技术等离子体是一种高度电离的气体状态，由正、负电子和离子组成，它是太阳、恒星和等离子体激光等重要的实验和应用领域。
在等离子体物理实验中，电离度是一个重要的参数，它描述了等离子体中离子和电子的分离程度。
电离度的测量与等离子体诊断技术密切相关，对于理解和控制等离子体行为具有重要意义。
在等离子体物理实验中，电离度是一个对等离子体的基本性质进行描述的指标。
它反映了等离子体中自由电子和离子的相对密度，也可以用来描述等离子体中存在的电磁辐射的特性。
电离度的测量方法多种多样，其中常用的方法有基于电离度对测量、扫描电子显微镜(SEM)和等离子体摄影。
电离度的测量方法之一是基于电离度对的测量。
基于电离度对的测量方法包括电离度计、电离度计、电离度盒等。
这些设备利用了等离子体中正、负离子的相对浓度与电离度之间的关系。
通过测量气体中正、负离子的电流，可以计算出等离子体的电离度。
这种方法适用于对等离子体进行实时测量，具有测量准确、响应快的特点。
另一种测量电离度的方法是通过扫描电子显微镜(SEM)进行观测和分析。
通过SEM技术可以直接观察到等离子体中的电子和离子，从而得到其电离度的信息。
利用SEM技术可以对等离子体的形态、尺寸、浓度等进行准确的测量和分析，为等离子体物理实验提供有力的数据支持。
此外，等离子体摄影也是一种常用的等离子体诊断技术，它通过记录等离子体内部的活动过程，来研究等离子体的特性和行为。
等离子体摄影的基本原理是利用高速照相技术记录等离子体的运动状态。
通常，使用高速相机对等离子体进行拍摄，观察和分析等离子体内部的数量分布和运动规律，从而了解等离子体的电离度以及其他相关参数。
总之，在等离子体物理实验中，电离度的测量和等离子体诊断技术是研究和控制等离子体行为不可或缺的工具。
电离度的测量方法多种多样，可以根据实际需求选择适合的方法进行测量和分析。
通过电离度的测量，可以全面了解等离子体中电子和离子的状态，从而更好地研究和应用等离子体物理。
等离子体物理中的等离子体诊断与激波传播
等离子体物理中的等离子体诊断与激波传播在等离子体物理研究中，等离子体诊断是一种重要的手段，用于研究和分析等离子体的性质和行为。
激波传播是等离子体中重要的现象之一，其研究也是等离子体物理的重要领域之一。
本文将探讨等离子体诊断的基本原理以及激波传播的相关内容。
一、等离子体诊断等离子体诊断是通过测量等离子体中的各种参数来研究等离子体的性质和行为的方法。
等离子体诊断可以用于对等离子体的温度、密度、组成、速度、电场和磁场等进行测量和分析。
这些参数的测量通常会涉及到一些物理现象和技术手段，如光谱学、干涉法、场测量等。
通过等离子体诊断，研究人员可以更深入地了解等离子体的性质和行为，为等离子体物理的研究提供重要的数据。
二、等离子体诊断的基本原理1. 光谱学光谱学是一种通过测量等离子体辐射光谱来获取等离子体信息的方法。
等离子体中的原子或离子在受到能量激发后会发射出特定波长的光，通过测量和分析这些发射光谱，可以得到等离子体的温度、密度和组成等信息。
光谱学在等离子体诊断中具有广泛的应用，如辉光放电光谱诊断、等离子体电子温度测量等。
2. 干涉法干涉法是一种利用干涉现象来测量等离子体密度和速度等参数的方法。
通过将一束光分成两束，一束通过等离子体区域，另一束不通过等离子体区域，两束光重新叠加形成干涉图案，通过观察和测量干涉图案的形状和变化，可以计算得到等离子体的密度和速度等参数。
干涉法在等离子体诊断中是一种常用的方法，如激波前沿的测量和等离子体密度剖面测量等。
3. 场测量场测量是一种通过测量等离子体中的电场和磁场来获得等离子体信息的方法。
等离子体中存在着电场和磁场的分布，在等离子体诊断中，研究人员可以通过适当的传感器和测量装置来测量和分析等离子体中的电场和磁场分布，从而获得有关等离子体性质和行为的信息。
场测量在等离子体诊断中有着重要的应用，如等离子体的电场测量和磁场测量等。
三、激波传播激波是指当等离子体中的扰动传播时所形成的一种波动现象。
等离子体物理学中的等离子体诊断方法
等离子体物理学中的等离子体诊断方法等离子体诊断方法在等离子体物理学中起着重要的作用。
本文将介绍一些主要的等离子体诊断方法，包括光谱诊断、微波诊断和中子诊断，并探讨它们的原理和应用。
光谱诊断是等离子体物理学中最常用的诊断方法之一。
等离子体通过发射或吸收特定波长的光线来测量等离子体的温度、密度和成分等参数。
利用精密光谱仪可以测量等离子体中不同元素发射或吸收的谱线强度，并通过分析这些谱线的频率和强度来推断等离子体的性质。
例如，利用可见光谱仪可以测量太阳上等离子体的温度和密度，帮助我们理解太阳的运行机制。
光谱诊断方法具有非常高的准确性和灵敏度，广泛应用于等离子体物理研究和工业等离子体应用领域。
微波诊断是另一种常用的等离子体诊断方法。
微波是电磁波的一种，它可以穿透等离子体，与等离子体中的电子和离子相互作用。
通过测量微波在等离子体中的传播特性，可以获取等离子体的密度、温度和电子浓度等参数。
微波诊断方法在聚变研究中得到广泛应用，用于测量磁约束聚变装置中的等离子体参数，帮助科学家探索实现可控核聚变的途径。
此外，微波诊断方法还应用于等离子体刻蚀和等离子体加工等工业领域。
中子诊断是一种通过测量等离子体中的中子流来获取等离子体参数的方法。
在等离子体物理实验中，产生的中子流可以提供等离子体的温度、密度、离子浓度等重要信息。
中子诊断方法在等离子体聚变研究中得到广泛应用，用于测量聚变反应中产生的中子。
总结而言，等离子体诊断方法在等离子体物理学和等离子体工程中扮演着重要的角色。
光谱诊断、微波诊断和中子诊断是常用的等离子体诊断方法，它们广泛应用于等离子体物理研究和工业应用领域，帮助科学家和工程师更好地理解和利用等离子体。
随着技术的不断发展，等离子体诊断方法将进一步提高其准确性和灵敏度，为等离子体物理学的研究和应用提供更多有力的工具。
物理实验技术中的等离子体参数测量与数据处理
物理实验技术中的等离子体参数测量与数据处理等离子体是一种高度电离的气体，由带正电荷的离子和带负电荷的电子组成。
它具有独特的物理性质，在工业和科学研究中有广泛的应用。
而为了更好地理解和利用等离子体，我们需要准确测量和处理其参数。
本文将探讨物理实验技术中的等离子体参数测量与数据处理的一些方法和技巧。
一、等离子体参数的测量方法1. Langmuir探针Langmuir探针是最常用的等离子体参数测量工具之一。
它通过测量电子在等离子体中的运动状态，来获取等离子体的电子浓度、电子温度等参数。
在测量过程中，探针被放置在等离子体中，电子与探针表面发生碰撞，从而改变了探针表面的电势，通过感应电路可以得到相关的电流和电压信号，进而确定等离子体的参数。
2. 密度折射仪密度折射仪是一种测量等离子体密度和折射率的常用仪器。
它利用等离子体中的电子与光子发生相互作用，通过测量光传播过程中的折射率变化，来确定等离子体的密度。
密度折射仪的核心部分是一束经过偏振处理的光，当光通过等离子体时，由于电子的影响，光的传播速度和折射率会发生变化，通过测量光的偏振状态变化，可以计算得到等离子体的密度。
二、数据处理与结果分析在获得等离子体参数的测量数据后，我们需要进行有效的数据处理和结果分析，以获得更准确和可靠的实验结果。
1. 数据清理首先，对测量数据进行清理和修正，排除由于仪器噪声和实验环境因素引起的干扰。
这可以通过滤波和平均等处理方法来实现。
2. 参数计算根据不同的测量方法和实验手段，可以得到等离子体的不同参数，比如电子密度、温度、折射率等。
在数据处理过程中，我们可以利用统计学方法和相关理论模型，对测量数据进行计算和分析，以获得对等离子体参数的最优估计。
3. 结果验证为了验证实验结果的可靠性和准确性，我们可以进行进一步的实验和分析。
比如，可以采用不同的测量方法和仪器，或者进行多次重复实验，以检验测量结果的一致性和稳定性。
三、等离子体参数测量中的挑战与解决方案在实际的等离子体参数测量中，我们可能会面临一些挑战和困难，如信号噪声、仪器误差和实验环境干扰等。
等离子体物理学中的等离子体诊断技术
等离子体物理学中的等离子体诊断技术等离子体物理学是研究等离子体性质和行为的科学领域。
等离子体是一种高度激发和离化的气体状态，具有极高的能量和电导率，广泛应用于天体物理学、核聚变能源等领域。
为了深入研究等离子体的性质和行为，科学家们发展出了许多等离子体诊断技术，以帮助他们了解等离子体的物理性质和动力学过程。
本文将介绍几种常用的等离子体诊断技术。
1. 电子探测器电子探测器是一种用于测量等离子体中电子能谱和流动性质的仪器。
它可以通过测量电子的能量和速度来了解等离子体的温度和流动速度。
电子探测器的原理是基于电子的能量损失和扩散过程。
常用的电子探测器包括能量分析器、单能电子计数器和电子能谱仪等。
2. 离子探测器离子探测器用于测量等离子体中离子能谱和流动性质。
它可以通过测量离子的质量和能量来了解等离子体的组成和温度。
离子探测器的原理是基于离子的动量和能量损失过程。
常用的离子探测器包括质谱仪、离子能谱仪和离子微分能量分析器等。
3. 光谱诊断技术光谱诊断技术是一种通过测量等离子体中的辐射光谱来了解等离子体的温度、密度和组成。
光谱诊断技术主要有原子发射光谱、原子吸收光谱和脉冲放电光谱等。
原子发射光谱和原子吸收光谱可以通过测量原子谱线的强度和形状来推断等离子体的温度和密度。
脉冲放电光谱可以通过测量等离子体中的脉冲放电过程来了解等离子体的电子能级。
4. 等离子体成像技术等离子体成像技术是一种通过观察等离子体辐射的二维或三维图像来了解等离子体结构和运动的方法。
等离子体成像技术主要有干涉法和摄像法。
干涉法通过测量等离子体辐射的相位差来重建等离子体的三维结构。
摄像法通过图像传感器和光学设备来观察等离子体的空间分布和时间演化。
5. 高速相机高速相机是一种用于捕捉等离子体瞬态过程和演化的仪器。
它能以非常高的速度捕捉等离子体的光学辐射，从而提供等离子体的时间序列信息。
高速相机可以用于观察等离子体的击穿过程、等离子体波动和等离子体与壁面相互作用等研究。
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Ie0
A
绝缘套
I
V
VF
10 20 30 参考电极 p
-30 -20 -10
Ii0
实际操作步骤和电路
实际静电探针测量线路，X，Y表示X-Y记录仪的输入端
V VR V p
计算时，首先将横轴向下移至饱和 离子流处，然后纵轴取对数，测量 过渡段的斜率，其倒数就是以eV为 单位的电子温度。因为电流取了对 数，结果和电流的单位无关，也和 电压的零点无关。
探针表面升温
当孤立探针放入到等离子体中时，其表面将处于稳定的悬浮电位VF， 并且在单位时间内打到探针表面的正负带电粒子流相等，因此单位面 积探针由于与等离子体的碰撞所接受到的功率为
3 2 m m v 1 1 1 i Pi mi vi2 vi dNi (vi ) mi vi2 4N i ( ) 2 vi2 exp( i i )dvi 2 4 8 2kT 1 2kT1 0
e(V2 VF ) ln 2 Te e(V2 VF ) Te ln 2
四探针
当外加电压E = V2 - V1 > 4Te时，边缘等离子体密度（nea）、 温度(Tea)、空间电位(Vs)和极向电场(Ep)能由饱和离子电流和 各电位差导出：
nea I s /(0.5 Ae kTe / mi )
p
e0 当VF<VIp <0时，处于过渡区， 探针电流为电子电流与离子电 流之差，但由于电子要克服探 Vp 针表面的负电位，使其电子电 流随负电位的增大而减小。
ln(
I I i0
)
Ie0
A
由于鞘层外的电子是遵守 麦克斯韦分布的，电子电 流随Vp的变化规律为
VF
-30 -20 -10 10 20 30
锯齿波两个 作用： 触发＋电压 变化
R
I
接示波器 水平扫描
锯齿波周期：几个微秒 差分放大器 原因两个： 分布电容的电流对信号产生 干扰 等离子体鞘的形成需要时间
对数电路
接示波器 垂直扫描
二、双静电探针
单探针在使用中存在一个大的问题，就是VR是不能 准确知道，而且经常是不稳定的。为克服这一困难， 有时使用双静电探针（简称双探针）。它是用两个 同样的静电探针安装在空间接近的位置，都对地绝 缘。
Vp＝VF时，I＝0 探针电流趋于饱和电流Iio
, 过渡区，探针电流为 VF V p 0
VF
-30 -20 -10 10 20 30 典型的静电探针的伏安特性曲线
VP VF ，电子电流进一步减小，
Ii0
p
简单条件
• 不存在强磁场； • 电子和离子的平均自由程大于探针尺寸，即等离子体是稀 薄的； • 探针周围的空间电荷鞘的厚度小于探针尺寸； • 空间电荷鞘以外的等离子体不受探针的干扰； • 电子和离子被探针完全吸收，无二次电子发射。
电磁诊断
2008年4月18日
前言
是磁约束聚变装置上最基本的诊断方法 是一种简单易行的方法
可以提供非常重要的等离子体参数信息
是装置运行时对等离子体进行反馈控制的眼睛
对诊断原理进行简单的描述
对应用的实例进行介绍
项志遴，俞昌旋.《高温等离子体诊断技术》上、下册 上海科学技术 出版社 1983 第一版 Hutchinson I H, Principles of Plasma Diagnostics. Cambridge University Press (1987)
I e0 eVF ln( ) kTe I i0
VF
-30 -20 -10
10 20
30
Ii0 只要实验中测出了悬浮电位VF，由上式就 可以求出电子温度kTe 两种方法
p
当Vp<VF时，电子电流将进 一步减小，最后探针电流 趋向于离子饱和电流，但 这里的电流不再是
Ie0
A
1 I i 0 eN i vi S i 4
按照
பைடு நூலகம்得到
eVp I I e0 exp( ) I i0 Te eV2 I e 0 exp( ) I i0 I i0 Te
I i0 eV2 ln 2 ln Te I e0
置探针3于悬浮电位，使其流过为零，根据 I e0 eVF ln( ) Te I i0 如果V2以VF为零点 直接得到电子温度
结构简单，电路简单；
饱和电子流太高； 与装置同地，容易引入干扰；
Ie0
A
Ii0
I e0 eVF ln( ) kTe I i0
p
I i 0 N i Ze
2kT e Si mi
由上已知，由I－V特性曲线可以得到很多重要的等离子体参数， 特性曲线可以通过逐点改变电压V来测得。但这样测量繁琐， 并且V中包含VR，在脉冲式或顺便的等离子体中，VR有较大的 变化，通常采用快速扫描法测量探针曲线。
VF
p
-30 -20 -10 离子流是以离子声速向探针 10 20 30 表面流动的 Ii0 由于Ii0与Ti无关，静电探针测量得不到 2kT e 关于 I i 0 N i Ze S i Ti的数据 I e0 2.5 1014 Ne Se kTe mi
为比例常数，0.4到1之间，Z为电荷数
如果给探针加上电压，使探针相对于空间的电 位差为Vp
若：
V p 0 ，探针周围空间将形成
电子鞘层，离子电流将趋于0，电子 饱和电流。 Vp＝0，处于A点，空间电荷鞘消 失，电子离子无规则的热运动打到探 针上，探测电流I＝Ieo-Iio
Ie0
A
电子电流和离子电流之差，由于电子 要克服探针表面的负电位Vp，因而 电子电流随负电位的增大而减小。
i ve
因此， I eo I i 0
p
绝缘真空密封 I
V
绝缘套
参考电极
Ie0
A
当Vp>0时，探针周围形成 电子鞘层，打到探针表面 上的离子流将趋于0，因此 探针电流趋于饱和电流。
VF
-30 -20 -10 10 20 30
I e0 2.5 10 Ne Se kTe
14
Ii0
第一种：
插入一个辅助悬浮探针， 它的表面与工作探针大 很多，它所收集的电子 流和离子流几乎相等基 本上处于悬浮电位上， 探针的偏压可以相对于 悬浮电位来测量
第二种——双悬浮探针法
两个表面积相近的探针均 对地绝缘。扫描电压VD加 在两探针之间。如果两探 针完全相同且所处等离子 体均匀，特性曲线应是相 对于原点反对称。 Iio1
对于氢等离子体，Z＝1，Si＝S
2kTe I i0 N i e S 2 1015 N i kTe S mi
但是
Vp不容易直接测量，而只能测量探针相对于某一参考电极 （例如：放电管的阴极、阳极、或与等离子体接触的管壁 等）的电位差V
V VR V p
VR是空间电位相对于该参考电极的电位差
Tea 0.5 (V3 V4 ) / ln 2
Vs V f Te
E p (V3 V4 ) / d 34
Ti k me 2 ln 2 Z (1 ) e Te mi
静电探针方法中的几个问题
在实验中，可先从饱和离子流 的值和中间一段计算电子温度 Te，然后再计算离子密度，并 从电中性条件计算电子密度。 从静电探针测量不能得到离子 温度。 但是，在实际的实验中，特别 是电子密度不很高时，往往难 于确定饱和电子流Ie0，因为当 电压增加时，电流也持续增加。 达不到饱和。
单探针的优缺点：
ah
探测原理
Vp＝0时： 单位时间内，以速度 e、与探针法向成角度 ，打到探针表面的次数为： dNe (ve ) ve cos 2 sin d 4 其中 是速度为 到 的电子的密度。电子符合3-D ve ve dve dNe Maxwellian ，可得：
强磁场将对其伏安特性曲线有强烈的影响
空间电荷鞘（预鞘）的形成
它的基本类型很简单，是一根难熔金属（钨、钼、钽）丝或棒，外面 一般用陶瓷管套上，仅留一小段暴露于等离子体。有时陶瓷管外还加 金属（不锈钢）管静电屏蔽。使用时，探针心加一可变直流电压，真 空室壁及屏蔽管接地。测量所加电压和通过电流，对所加电压进行扫 描可得到I-V特性曲线 绝缘真空密封 I
绝缘套
V
参考电极
如果探针是孤立绝缘的
电子的热速度大，打到探针后积累负电荷，使探针的电 位相对于附近为扰动的等离子体电位（空间电位）有负 的电势差。
负电荷吸引产生离子鞘层。德拜波长数量级 。
不断积累，外围电子、离子打到探针上的数量一致后， 探针的收集电流为零，此时的电位为悬浮电位Vf （探 针相对于空间电位的值）
再对V微商
1 dIe1 1 dIe 2 e I e1 dV I e 2 dV Te
将 I e1 I i 0 I D
I e 2 I D I i 0 代入，得到
dI e I i20 I 2 dV Te 2I i 0
在I=0时，特别简单
eI i 0 dI ( ) I 0 dV 2Te
测量公式：
2kT e I i 0 N i Ze Si mi
三探针
三探针诊断，可用静电探针系统直接测量等离子体的电子温度 一组三个同样的静电探 针置于等离子体内彼此 接近的位置。其中1，2 两探针间加上一个适当 的直流电压。由于它们 的电位是悬浮的，V2-V1 固定，会自动调整V1，V2 使得满足I1+I2=0。这时， I1为饱和离子流，I2为数 值等于（但符号相反） 离子流的电子流。
很容易从曲线的斜率得到电子温度。
I i 0 ni eS
D
Iio1