等離子體物理實(shí)驗(yàn)組合儀DLI型

1、等離子體物理實(shí)驗(yàn)組合儀（型號：DLI型）使用說明南京激光儀器廠2002.1DL1等離子體物理實(shí)驗(yàn)組合儀簡 介作為物質(zhì)的第四態(tài)形式存在的等離子體，現(xiàn)已廣泛用于金屬加工、電子工業(yè)、醫(yī)學(xué)技術(shù)、顯示技術(shù)、薄膜制造及廣播通訊等諸多部門，對等離子體的研究也在不斷深入，并出現(xiàn)了嶄新的局面?，F(xiàn)在已有不少院校正計(jì)劃開設(shè)或已經(jīng)開設(shè)了等離子體方面的實(shí)驗(yàn)。為滿足學(xué)生對這個(gè)領(lǐng)域的知識的需求，以及對氣體放電中的等離子體的研究，我們研制了新型的實(shí)驗(yàn)設(shè)備：DL1等離子體物理實(shí)驗(yàn)組合儀。本儀器包括氣體放電管、接線板、等離子體放電電源、測試儀表、微機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡和；輔助分析軟件幾大部分。利用本儀器可以進(jìn)行單探針法和雙探針法（又稱

2、朗繆爾探針法）實(shí)驗(yàn)來測定等離子體的各項(xiàng)參量，既可以用手動逐點(diǎn)測量探針的伏安特性曲線，又可以用微機(jī)自動測定其伏安特性，并用編制好的微機(jī)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，自動求出等離子體參量，還可以將結(jié)果與曲線輸出打印，此外還備有普通XY記錄儀的端鈕，用以記錄伏安特性曲線。DL1型等離子體物理實(shí)驗(yàn)組合儀使用說明一、概 述該實(shí)驗(yàn)使用DL1型等離子體物理實(shí)驗(yàn)組合儀和“TJ2001（A，O，P）型等離子體放電管。實(shí)驗(yàn)儀可以滿足三種實(shí)驗(yàn)的要求，并且可以直接測試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如果可能的話，不妨備一臺微機(jī)或XY函數(shù)記錄儀，這樣可以更準(zhǔn)確地得到探針的特性曲線。二、實(shí)驗(yàn)參數(shù)：探針面積：1/4D²（D=0.45mm） 探針軸

3、向間距：30mm放電管內(nèi)徑：6mm 平行板面積：4×7mm²平行板間距：4mm 赫姆霍茲線圈直徑：200mm赫姆霍茲線圈間距：100mm 赫姆霍茲線圈圈數(shù)：400圈（單只）電子電量：e=1.60×C 電子質(zhì)量：Me=9.11×kg玻爾茲曼常數(shù)：K=1.38×J·K三、使用方法I、單探針法進(jìn)行單探針法診斷實(shí)驗(yàn)可用兩種方法：1、逐點(diǎn)記錄法逐點(diǎn)改變探針電位，記錄每點(diǎn)的探針電位和相應(yīng)的探針電流數(shù)值，然后在直角坐標(biāo)紙或半對數(shù)紙上描出IV特性曲線，進(jìn)行計(jì)算。具體步驟如下：（1） 按圖二連接好線路。（2） 接通儀器總電源。（3） 接通測試單元、探針

4、單元電源。（4） 接通放電單元電源，顯示開關(guān)置“電壓顯示”，調(diào)節(jié)輸出電壓，使輸出電壓為300V左右，再把顯示開關(guān)置“電流顯示”檔。（5） 按“高壓觸發(fā)”按鈕數(shù)次，放電管即觸發(fā)并轉(zhuǎn)入正常放電。此時(shí)，可將放電電流調(diào)節(jié)至于100mA左右，穩(wěn)定數(shù)分鐘，然后，將放電電流調(diào)到實(shí)驗(yàn)需要值3040mA，待穩(wěn)定后，即可開始做實(shí)驗(yàn)。（如果按“高壓觸發(fā)”數(shù)次后，放電管不能轉(zhuǎn)入正常放電，可將輸出電壓再調(diào)高一些，但不要忘了應(yīng)把“輸出”置于“電流顯示”時(shí)方可進(jìn)行高壓觸發(fā)。）（6） 接通探針單元電源，輸出開關(guān)置“正向輸出”。調(diào)節(jié)“輸出電壓電位器”，使輸出電壓為實(shí)驗(yàn)需要的數(shù)值（一般為5070V）。（7） 置測試單元為合適的量

5、程。調(diào)節(jié)電位器旋鈕，逐點(diǎn)記錄測得的探針電壓和電流，直至完成單探針法的IV特性曲線。圖一 單探針法實(shí)驗(yàn)原理圖圖二 單探針法實(shí)驗(yàn)接線圖（逐點(diǎn)記錄）2、用（微機(jī)）XY函數(shù)記錄儀測量用函數(shù)記錄儀直接記錄探針電位和探針電流，函數(shù)記錄儀隨著探針電位的變化自動描出實(shí)驗(yàn)曲線。圖三 單探針法實(shí)驗(yàn)接線圖（用函數(shù)記錄儀）（1） 參看圖一，將電壓表位置用函數(shù)記錄儀的“X”取代，將電流表的位置用電阻取代，并將函數(shù)記錄儀的“Y”并在電阻兩端，實(shí)際接線見圖三。（2） 接通儀器箱總電源。（3） 接通放電單元電源，按前面所述的方法使放電管放電，并使放電電流為需要值（3040mA）。（4） 接通（微機(jī)）XY函數(shù)記錄儀電源，選擇合

6、適的量程。（5） 接通探針單元電源，選擇合適的輸出電壓。（6） 將接線板上的電阻調(diào)至適當(dāng)阻值。（7） 將選擇開關(guān)置于“自動”，則探針電壓自動輸出掃描電壓，當(dāng)需要回到“零點(diǎn)”電位時(shí)，請按動“清零按鈕”，電壓又從零點(diǎn)開始上升。值得一提的是，用XY函數(shù)記錄儀可以得到比逐點(diǎn)法好的數(shù)據(jù)，因?yàn)榈入x子體電位在幾分鐘內(nèi)可以有25%的漂移，而用逐點(diǎn)法測試所需的時(shí)間與離子體電位發(fā)生較大變化的時(shí)間是可以比擬的，這會使得到的曲線失真。不管是用逐點(diǎn)記錄還是用函數(shù)記錄儀，都不要使加在探針上的電壓超過Vp太多，否則會燒毀放電管。II、雙探針法雙探針法同樣可以用逐點(diǎn)記錄，或用函數(shù)記錄儀記錄，實(shí)驗(yàn)方法和單探針法相同，見圖四、圖

7、五、圖六。注意：雙探針的探針電流要比單探針小兩個(gè)數(shù)量級，在A以內(nèi)，故要合理選擇儀表量程。圖四、雙探針法實(shí)驗(yàn)原理圖圖五、雙探針法實(shí)驗(yàn)接線圖（逐點(diǎn)記錄）圖六、雙探針法實(shí)驗(yàn)接線圖（用函數(shù)記錄儀）III、霍爾效應(yīng)法按圖七連接線路圖七、霍爾效應(yīng)法接線圖由于霍爾平行板相對陰極不完全對稱和本身形狀的不均勻，在未加磁場時(shí)，平行板之間會有一定的電位差，圖七中，在接線板上用一個(gè)可調(diào)的補(bǔ)償電源將它抵消掉，以使讀數(shù)更加直觀。注意：放電管的霍爾平行板和線圈的磁場方向垂直，并對準(zhǔn)線圈中心孔，兩只線圈必需是串聯(lián)連接，并保持磁場方向相同。實(shí)驗(yàn)步驟職下：（1） 按圖七接好線路，然后使放電管觸發(fā)放電，電流調(diào)到3040mA。（2）

8、 接通補(bǔ)償電源、測試單元和磁場單元。（3）在線圈電流為零時(shí)，先調(diào)節(jié)補(bǔ)償電源，使霍爾電壓為零。然后逐點(diǎn)增加結(jié)圈的電流，記錄每點(diǎn)的電流值和霍爾電壓值。如果改變磁場方向重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)稍等一些時(shí)間，并調(diào)節(jié)補(bǔ)償電源，仍使霍爾電壓為零。四、注意事項(xiàng)在做實(shí)驗(yàn)之前，記住下面這些注意事面項(xiàng)，以便在實(shí)驗(yàn)中提醒自己，否則容易出事故。（1）放電單元輸出的是高壓，所以，應(yīng)先將所有的實(shí)驗(yàn)線路接好后才接通放電單元，一旦放電單元接通后，就不要再用手去碰任何電極。（2）高壓觸發(fā)時(shí)間不要太長，一般可在數(shù)秒之內(nèi)，但可重復(fù)數(shù)次，直至使放電管起輝放電。（3）放電管在放電前，要把“顯示開關(guān)”置于“電流顯示”位置，然后才可以進(jìn)行觸發(fā)。（4）磁場單元的“顯示開關(guān)”一般要置于“電流顯示”檔，只有在接上負(fù)載后才能置“電壓顯示”。（5）磁場單元切換“顯示開關(guān)”和“換向開關(guān)”時(shí)，一定要切斷電源后才可以進(jìn)行，否則會燒毀開關(guān)。五、儀器的成套性1、 組合