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1、利用发射探针测量预鞘区等离子体空间电位,马锦秀，李毅人，肖德龙，郑尧邦，王道泳，张文贵中国科学技术大学近代物理系国家自然科学基金资助课题(批准号：10475075),一、鞘层和预鞘研究背景,理论研究较多 实验诊断甚少：早期用电子束偏转 精度很低激光诱导荧光 信噪比较低发射探针 比较稳定，效果较好利用尘埃颗粒悬浮 只是设想,L.Oksuz and N.Hershkowitz(2002)：首次利用发射探针诊断鞘和预鞘结构,等离子体空间电位的常用测量方法：单探针：I-V特性曲线，拐点 悬浮电位法：精确度都不高，在鞘区、预鞘区更不能适用发射探针 I-V特性曲线拐点 比较常用 强发射情况下的悬浮电位 接
2、近空间电位,双等离子体装置结构示意图Te1.4 eV，ne3108 cm-3,二、实验方案,发射探针结构示意图。加热电流0.21A。,1:用于电子收集和发射的长约8.5mm 直径0.025mm的钨丝.2:直径0.17mm缠绕在钨丝上并且作为引线引出的铜丝.3:直径0:33的毛细玻璃管.4:直径0:8的玻璃管.5:用来固定的玻璃管.,发射探针头照片,不同加热电流下的发射探针伏安特性曲线。当灯丝开始发射电子后，发射电子流在等离子体电位附近变化非常剧烈。,三、实验结果,发射探针拐点法确定等离子体空间电位,V=VP,V=VP,小栅网悬浮时，发射探针和柱探针测得的等离子体空间电位结果的对比。显然发射探针
3、的结果更能反映预鞘和鞘层区的电位分布。,小栅网不同偏压下、其两侧等离子体空间电位的分布,放大后的电位的分布,根据Bohm判据，鞘和预鞘界面的电位为：e(Vs-Vp)=-0.5Te 从而确定界面的x坐标，获得鞘厚,鞘层厚度的估算：,等离子体空间电位随栅网偏压的变化,负偏压：Vp变化很小正偏压：Vp增大,鞘层厚度随栅网偏压的变化,Child-Langmuir鞘：,德拜长度约为0.54mm,四、总结,发射探针的测量结果可以较好地反映预鞘 区甚至鞘层内的结构。栅网正偏压下附近的等离子体电位被抬高。负偏压下基本不变。栅网正偏压下鞘层很薄，厚度无法准确确定。负偏压下可得鞘厚，变化趋势与Child-Langmuir鞘定性一致，定量有较大差别。,谢谢！,
