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低压气体直流击穿特性实验报告【实验原理与内容】1.实验原理(1)低气压气体击穿现象气体放电分为自持放电和非自持放电。
非自持放电是指存在外电离原因的条件下才能维持的放电现象。
自持放电是指没有外电离因素，放电现象能够在导电电场的支持下自主维持下去的放电过程。
气体从非自持放电到自持放电的过度现象，成为气体的击穿。
气体发生这种放电方式转化的电场强度称为击穿场强，相应的放电电压称为击穿电压。
(2)帕邢定律1889 年帕邢研究了低气压（气压1-100Pa）放电的击穿现象，发现低气压气体在平行板电极条件下，其击穿电压Vs 是气压和电极间隙之积Pd 的函数，并找到了击穿电压的最小值，这一击穿电压与间距和气压乘积的函数关系称为帕邢定律。
实验发现：击穿电压与Pd 的函数在开始是非线性关系，先下降后上升一段，但后来是线性上升的；并且在特定的Pd 值时，击穿电压有极小值，整条曲线成对勾状。
对于所有的气体，在低气压范围内，其击穿电压与Pd 值的函数曲线具有相似性，这就是帕邢定律的普适性。
2.实验内容测量某低气压值所对应的氩气的击穿电压，并根据测量数据绘制出氩气的帕邢曲线。
【实验仪器及功能】1.低气压直流辉光放电发生装置：提供气体放电的场所，为气体放电提供电压。
2.氩气的控制与调节系统：为实验提供氩气，调节放电管的气压。
3.直流数字电压表：读取二极管两端和气体两端电压。
4.多量程电流计：测量通过气体的电流。
【实验方法与步骤】1.总体方法本次实验主要是测量氩气在4-100Pa气压下所对应的击穿电压，用所测得数据进行描点，然后拟合出帕邢曲线。
测量时，将气压稳定在一个值，然后不断增大两极的电压，直至显示二极管两端的电压发生突变，记下突变前的两极电压，即作为该气压下氩气的击穿电压，每一个气压对应测量三次，取平均值即为该气压下氩气的击穿电压。
2.具体步骤(1)测量两电极之间间距。
(2)检查放电管与电源电极之间的连接是否可靠；电源调压旋扭是否最小位置；气体流量调节旋扭是否最小位置。
等离子体性质的测量王玉萌06300190034（复旦大学物理学系上海）【摘要】：通过DH2005型直流辉光等离子体试验装置进行对等离子体性质的测量，包括直流辉光伏安特性的测量、帕邢定律的验证以及郎缪尔双探针法测等离子体参数。
根据实验结果，讨论各种因素对等离子体性质的影响。
【关键词】：等离子体性质一、引言等离子体技术是一个关系国家能源、环境、国防安全的重要技术，在国内关于等离子体技术的研究和教学远远落后于等离子体技术在工程中的应用，具体体现在很多领域如微电子、光学镀膜等领域。
直流辉光等离子体教学实验装置在经典直流放电管的基础上加以改进，工作气体、工作气压、电极距离等参数均可单独或组合调控，从而利用该装置可以系统研究等离子体的激发原理和影响因素。
二、实验原理1、直流低压放电原理气体低压放电课分为三个阶段：暗放电、辉光放电和电弧放电。
其中各个阶段的放电在不同的应用领域有广泛的应用。
这三个阶段的划分从现象上来看是放电强度的不同，从内在因素来看是其放电电压和放电电流之间存在着显著差异。
经典的直流低气压放电在正常的辉光放电区示意图如图：从左至右，其唯象结果如下：阴极区：包括阴极，Aston暗区，阴极辉区和克洛克斯暗区。
负辉光区：整个放电管中最亮的区域。
其中电场相当低。
几乎全部电流由电子运载，电子在阴极区被加速产生电离，在负辉光区产生强爆发。
法拉第暗区：在这个区域里，由于在负辉光区里的电离和激发作用，电子能量很低。
净空间电荷很低，轴向电场也很小。
正电柱：正电柱是准中性的，电场很小，一般是1v/cm。
这种电场的大小刚好足以在它的阴极端保持所需的电离度。
空气中正电柱等离子体是粉红色至蓝色。
正电柱是一个长的均匀的辉光，是等离子体最均匀的部分，也是本实验中探针放置的位置。
阳极辉光区：阳极辉光区是在正电柱的阳极端的亮区，比正电柱稍亮一点，在各种低气压辉光放电中并不总有。
它是阳极鞘层的边界。
阳极暗区：阳极暗区在阳极辉光和阳极本身之间，他是阳极鞘层，他有一个负的空间电荷，是在电子从正电柱向阳极运动中引起的，其电场高于正电柱的电场。
低气压气体直流击穿特性------帕邢曲线姓名：张会钦院系：物理与光电工程学院班级：1004学号：201021017指导老师：大连理工大学一、引言气体放电是指在电场作用下气体中发生的导电现象，是气体中的原子或者分子等中性粒子因为某种激励因素的作用而发生电离产生正负带电粒子的结果。
不同的工作条件下产生的气体放电现象，具有不同的放电特性，低气压气体放电是研究最早，理论最为成熟，应用最为广泛的放电现象。
气体放电分为非自持放电和自持放电，从非自持到自持放电的过渡现象称为击穿过程。
二、摘要本实验使用的是氩气从理论上说是为了掌握汤森击穿理论，理解帕邢曲线的物理意义，认识帕邢曲线的普遍性，从操作上说是为了认识低气压气体直流击穿现象．测量氩气击穿的帕邢曲线。
三、正文【实验目的】（1）研究低气压的实现和维持方法，了解气压测量原理。
（2）认识低气压气体直流击穿现象，研究放电条件与气体击穿状态的关系，初步体会寻找物理联系的研究方法。
（3）尝试从对实验现象的理性分析得到理论普遍性规律的认识过程。
【实验仪器】1. 低气压直流辉光放电发生装置2. 氩气的控制与调节送气系统3. 直流数字电压表，多量程电流计【实验原理】1.低气压气体击穿现象气体放电分为自持放电和非自持放电。
非自持放电是指存在外电离原因的条件下才能维持的放电现象。
自持放电是指没有外电离因素，放电现象能够在导电电场的支持下自主维持下去的放电过程。
气体从非自持放电到自持放电的过度现象，成为气体的击穿。
气体发生这种放电方式转化的电场强度称为击穿场强，相应的放电电压称为击穿电压。
2．汤森放电理论气体从非自持放电到自持放电的整个过程的所有现象是1903 年前后汤森首先发现并进行了详细研究，根据研究结果提出了汤森放电理论，这类放电过程称为汤森放电。
汤森认为：气体放电的发生是气体分子或原子被电离产生电子和离子的结果，在外加电场作用下，电离产生的电子可以被加速，获得能量的电子又可以增强气体的电离，而离子在获得能量后可以轰击阴极产生二次电子发射。
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。
实验四---气体击穿电压的测定及帕邢定律验证实验一 实验目的1 理解直流电气击穿的机制2 验证帕邢定律二 实验装置直流辉光放电等离子体装置三 实验原理在直流电气放电中，气体的击穿电压由下式决定：)()11ln(/ln[pd f Apd CpdV b =+=γ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。
最小击穿电压：将帕邢定律对pd 进行微分并使微商等于零，得到最小击穿电压发生时的pd 值，)11ln(718.2)11ln()(min γγ+=+=AAe pd)11ln(718.2)11ln(min ,γγ+=+=AC AC eV b四 实验内容和步骤1 在保持pd 乘积不变的条件下，取不同的p 、d 值共5组，测量对应的气体击穿电压。
将测量结果填入表1。
2 改变pd 的值，让其单调变化，取不同pd 值共9组，测量对应的击穿电压。
将测量结果填入表2，并绘制V-pd 曲线图。
3 根据测量结果，分析击穿电压与pd 乘积的关系，以及击穿电压与p 、d 值的关系。
具体步骤如下：a 按照实验内容的要求，讨论和制定最优的实验测量方案。
b拧松极板密封螺帽，调节两极板距离至所需距离d，再拧紧极板密封螺帽。
c插上电源线，将总电源开关打开。
d关闭气源流量，打开隔膜阀，并依次打开冷却水，真空泵，电阻真空计。
e调节气源流量和隔膜阀将气压稳定在所需工作气压P，开高压，并将工作选择打到击穿电压测量。
f缓慢调节高压大小，当击穿电压显示突然增大并显示为0.5V时，记下此时的高压值即为击穿电压值V。
调节工作气压，记下相应的击穿电压值。
g 改变极板距离，重复上述过程并记录其它极板距离时的击穿电压值。
h将不同极板距离d和工作气压P对应的击穿电压V，按要求填入下表，并绘制V-pd曲线。
表1 pd乘积不变时变击穿电压V表2 pd单调变化时击穿电压V思考题：1.思考击穿电压最小值存在的原因.2.影响气体击穿电压测量重复性的因素有哪些?。
新型辉光放电装置设计与关键参数研究程明;俞建成;张俊良;吴焕铭【摘要】Based on needle-mesh discharge structure,design a new kind of glow discharge device,and study on influence of pin number,pin spacing,discharge spacing and carrier gas flow rate and other factors on discharge stability,threshold voltage,power and power density.Experiments show that the heat can be carried out by the carrier air,which makes the discharge more stable.The smaller the electrode spacing is,the lower the threshold voltage is,the easier the transition to spark discharge;the greater the spacing of needles is,the greater discharge power of single needle is.Energy density of discharge is not only affected by spacing of needle,but also numbers of discharge needle.%基于针-网放电结构,设计了一种新型的辉光放电装置,并研究了放电针数量、针间距、放电间距和载气流速等因素对放电稳定性、起辉电压、放电功率及放电能量密度的影响.实验表明:载气流可带走放电产生的不均匀热量,使得放电更加稳定;电极间距越小,起辉电压越低,越容易向火花放电过渡;针间距越大,单针的放电功率也越大.放电能量密度不仅受针间距的影响,还受到放电针数量的影响.【期刊名称】《传感器与微系统》【年(卷),期】2017(036)009【总页数】3页(P22-24)【关键词】辉光放电;针-网结构;等离子体;放电功率;能量密度【作者】程明;俞建成;张俊良;吴焕铭【作者单位】宁波大学信息科学与工程学院,浙江宁波315211;宁波大学信息科学与工程学院,浙江宁波315211;宁波大学信息科学与工程学院,浙江宁波315211;宁波大学信息科学与工程学院,浙江宁波315211【正文语种】中文【中图分类】O539。
气体放电物理试验原理（一）、气体放电特性及原理气体放电是指电流通过气体煤质时的放电现象。
电闪雷鸣为大气中的放电过程；电焊机也属气体放电。
气体放电种类很多，用得最多的是辉光放电和弧光放电两大类。
各种气体放电灯的基本结构大同小异。
见图一所示：等离子体说明书第7页图一直流放电管电路示意图在支流高压下工作的放电灯，分阴、阳极。
在交流高压下工作的放电灯无阴、阳极之分两极交替的作为阴、阳极之用。
灯内充有气体，它可以是惰性气体、金属或金属化合物的蒸气。
当电极两端加以高压时，灯内的自由电子被外电场加速，则运动的电子将与原子发生碰撞，碰撞后的电子将动能交给原子，原子获得能量后，便受激激发到高能态。
处于高能态（激发态）的原子是不稳定的，在大约810S -数量级的时间，就要自发的返回到基态。
此过程原子会以辐射的形式发射光辐射。
光辐射的频率和能量的关系为：hc E e V h νλ∆=∆== (1)式中V ∆为激发态和激态两能级间的距离，也称发生跃迁的两能级间的电位差，单位是伏特。
λ的单位是nm 。
徐强调的是原字的激发和跃迁在激发态之间也可进行。
（二）、气体放电的全伏安特性由图一可知，改变管压得大小，可得到系列放电电流值。
由管压和放电电流的关系画成的曲线，成为全伏安特性曲线。
见图二所示：图二气体放电伏安特性曲线OA段：在外加电场的作用下，灯观中所存在的带电粒子向电极运动，形成电流。
随电场的增加，带电粒子的运动速度增加，复合减少，是电流增大。
AB段：当电场继续增大时，所有电离产生的带电粒子全部到达电极，电流达饱和状态，形成BC段。
BC段:如果外加电压继续增高,则外电场将使初始的带电离子速度达到很大值.他们在和中性原子碰撞时,使之电离后产生的电子又被电场加速,又和另外的中性原子碰撞电离,形成更多的电子.这一过程会使电子数呈现雪崩式的增加.在BC段将发生汤生放电.CDEF段为为辉光放电区:当电压加大到C点以后管压降突然下降,通过放电管的电流却增加很快.同时在放电管中产生可见光.相应C点成为放电管的着火点,相对应的外加电压称为放电管的着火电压. 在C点以后所发生的各种放电称为自持放电.而在C点以前发生的各种非自持转为自持所需的电压就成为着火电压.自C点以后,无论如何增大外加电压,还是减少回路电阻R使电流增加,管压降基本不变,此段(EF)称为正常辉光放电.发生正常辉光放电时, 管压降维持不变,是因为在此范围内,阴极并没有全部用于发射电子,由于阴极发射的面积正比于发射电流,故此时阴极上的电流密度是一常数.FG段:当整个阴极表面都用于发射电子以后.(既F点以后),如还继续加大电流的话, 阴极电流密度就必须增加会造成管压升高.此时就进入异常辉光放电阶段(FG).当管压升高到一定数值后如(G)点,继续加大放电电流, 由于此时阴极温度升高而转入热电子发射,管压大幅降低,电流迅速增加.在一般情况下,放电管呈现负组效应.此时放电将转入较强的弧光放电区域,既GH 段.从图(1)可知,反常辉光放电的峰值电压就是弧光放电的启动电压,它是反常辉光放电和弧光放电的的转折点. (三)、帕型定律通常将放电管与电阻、电感串联,直接接于220伏的交流电网或其他电源上,放电管是不能发光的.我们必须施加更高的电压(或采用其他的启动方法)才能使放电管(或各种气体放电灯)发光.着火电压的大小与气体的压强、阴极的逸出功、电极间距、气体的种类与成分有关。
直流辉光等离子体气体放电实验向小雨工物13指导老师：张慧云（2013年10月24日，星期四）摘要本实验通过测定辉光等离子体升压和降压的伏安曲线，探究辉光等离子体在不同气体压强和磁场条件下电学特性的变化，进行了唯象讨论和一定的定量分析。
此外，实验中还尝试利用朗缪尔双探针测量等离子体的电子温度和电子密度，并探究了误差成因。
关键词低温等离子体辉光放电双探针法一、前言电流通过气体的现象称为气体放电。
具有一定能量的电子与中性原子发生非弹性碰撞时，电子将一部分动能传给原子，使原子激发或者电离，即：e−+G0→G∗+e−e−+G0→G++2e−激发原子G∗会产生特定颜色的辉光；产生的气体离子G+成为等离子体的一部分。
等离子体是由电离的导电气体组成，其中包括六种典型的粒子，电子、正离子、负离子、激发态的原子或分子、基态的原子或分子以及光子。
事实上等离子体就是由上述大量正负带电粒子和中性粒子组成的，并表现出集体行为的一种准中性气体，也就是高度电离的气体。
无论是部分电离还是完全电离，其中的负电荷总数等于正电荷总数，所以叫等离子体1。
等离子体是继固体、液体、气体之后物质的第四种聚集状态。
等离子体有别于其它物态的主要特点是其中长程的电磁相互作用起支配作用，等离子体中粒子与电磁场耦合会产生丰富的集体现象。
本实验中研究的是低温等离子体。
其中各个粒子的温度并不相同，一般用双温模型来描述。
用Ti表示离子温度，Te表示电子温度，一般电子温度比离子温度高得多。
实验中制备等离子体的方式为气体低压放电，放电过程可分为三个阶段：暗放电、辉光放电和电弧放电。
其中各个阶段的放电在不同的应用领域由广泛的应用。
这三个阶段的划分从现象上来看是放电强度的不同，从内在因素看来是其放电电压和放电电流之间存在着显著差异，经典的直流低气压放电在正常的辉光放电区示意图如图1：图1直流低气压等离子体辉光放电区示意图从左至右，其唯像结构如下：1.阴极区：包括阴极，阿斯顿暗区，阴极辉区和克罗克斯暗区；2.负辉区：是整个放电管中最亮的区域。
