当前位置：文档之家 › 微波干涉法测量等离子体密度试验(1)

微波干涉法测量等离子体密度试验(1)

  • 格式：doc
  • 大小：132.50 KB
  • 文档页数：3

微波干涉法测量等离子体密度（弦平均密度eN）
姓名：谢新华 学号：PB09203247
实验目的：
1．掌握微波干涉法测量等离子体密度的基本原理
2．了解基本微波器件（功能，使用方法）

3．观察热灯丝放电等离子体密度与等离子体电流之间的关系： ~eplasmaNI
实验原理：
电磁波在等离子体中转播，色散关系为：


1/2
()1pekci





其中， — 碰撞频率；pe — 电子等离子体频率（朗缪尔频率）

2
1/2
0

0()pee

ne

m



； — 入射微波的频率。

波数可以分解为传播系数，衰减系数之和：
ki

其中， — 传播系数，相位变化； — 衰减系数，幅度变化。
由上两个式得，
1/2
1/2
22
222
2

2222222
11

1122pepepec













假定，无碰撞等离子体：
,pe
得到，

1/2
2

2
1pec






=plasma ，oc

假定，各向同性的等离子体，厚度 20Lcm。
电磁波通过等离子体的相位移动，：

0()Lplasmaodx = 20
2Leoeenxdxmc


定义，弦平均密度，01()LeennxdxL 。



3220241()118.6[]LoeoeeefHzmcmcfnnxdxradcmLeLeLLcm


实验设计：
马赫贞德干涉仪：
图：

T型波导
9.37GHz 检波II

试验装置：
a.微波源：输出9.37GHz 方波信号
b.隔离器：防止反射信号损毁微波源
c.金属波导管：矩形
d.衰减器：调解微波信号的幅度（能量） 移相器：调解微波信号相位
e.喇叭天线：
f.晶体检波器：将微波干涉信号转化为电信号
g.示波器：观察干涉信号
实验步骤：
1．等离子体发生装置和微波诊断装置。热灯丝放电，四根灯丝，分子泵抽真空，

本底气压210Pp，器壁与灯丝之间的偏压40V（晶体管稳压电源提供）。
微波信号源，打开电源，选择方波信号，调解衰减旋钮到最小0dB 。
2．调解参考支路的衰减器和移相器，使参考支路和测量支路的微波信号幅度相

等，相位相差。即，相干相消。此状态下，示波器的信号为直线。
3．产生等离子体，测量支路的电磁波由于等离子体的相互作用相位发生了变化
（忽略幅度变化），此时，示波器信号为一个个脉冲 。调解参考支路的移相
器，使两路信号相位差，再次相干相消。
4．两次相干相消的移相器的读数之差表征着等离子体引起的相位移动。
5．通过移相器读数与实际相移量之间的关系，读出相移。
数据处理：

利用公式：
Ip/A 0 0.4 0.8 1.2 1.6
IS/A 0 8.1 9 10 10.5
L/cm 3.095 2.800 2.680 2.578 2.506
ΔΦ
0 -3.40782 -8.47495 -11.13224 -12.406085

隔离器 Plasma 衰减器 移相器 示波器



3220241()118.6[]LoeoeeefHzmcmcfnnxdxradcmLeLeLLcm


代入数据：
①IP=0.4A，IS=8.1V时：

39931030.318014.341.3201037.96.118)]([][]z[6.118n

cmcmradcmLHfe

② IP=0.8A，IS=9V时：
39931022.818014.3475.8201037.96.118)]([][]z[6.118n

cmcmradcmLHfe

③ IP=1.2A，IS=10V时：
310931008.118014.313.11201037.96.118)]([][]z[6.118n

cmcmradcmLHfe

④ IP=1.6A，IS=10.5V时：
310931020.118014.341.12201037.96.118)]([][]z[6.118n

cmcmradcmLHfe

实验思考：
本实验主要利用微波在等离子体中相位改变与等离子体密度成正比关系，利
用马赫曾德干涉仪得出相位差，然后就可以利用相应的公式计算等离子体密度。
当放电稳定，等离子体密度变化很小时，对本实验影响最大仪器的就是移相器以
及示波器。由于移相器存在回程差，示波器现实不是很清晰时，很难将干涉信号
调为零。
实验误差来源：
I.移相器的误差。
II.示波器精度太差，无法调至干涉信号为零。

合集下载

等离子体参数的光谱测量法

等离子体参数的光谱测量法

等离子体参数的光谱测量法
等离子体参数的光谱测量法是一种利用光谱技术来获取等离子体基本参数的方法。

等离子体是一个高度激发和电离的气体，它在光谱范围内产生了丰富的谱线。

通过测量等离子体的光谱特征，可以获得以下参数：
温度：等离子体的温度可以通过测量谱线的发射强度或吸收强度来获取。

不同的谱线对应不同的能级跃迁，其相对发射或吸收强度与等离子体的温度有关。

电子密度：可以使用Stark效应或自吸收效应测量等离子体中的电子密度。

这些效应会导致谱线在等离子体中的形状和强度发生变化。

成分分析：等离子体中的元素组成可以通过观察和分析各种谱线的波长和强度来确定。

不同元素的谱线具有独特的光谱特征，可以用于确定等离子体中存在的元素类型和丰度。

离子温度：通过测量谱线的多普勒宽度和形状，可以推断出等离子体中离子的平均速度，从而获取离子温度的估计。

等离子体的电子结构和激发态：通过测量等离子体中谱线的波长和强度分布，可以研究和推断等离子体中电子能级的分布和相对激发态的占据情况。

光谱测量法可通过不同的光谱技术进行实现，包括发射光谱法、吸收光谱法、拉曼光谱法等。

这些技术可以利用光谱仪器采集等离子体发射或吸收光的光谱数据，并通过分析和比较谱线强度、形状和波长等特征来推断等离子体的参数。

通过等离子体参数的光谱测量法，研究人员可以更好地了解等离子体的性质和特征，从而应用于等离子体物理、等离子体工程和相关领域的研究和应用中。

利用微波诊断等离子体的方法

利用微波诊断等离子体的方法

利用微波诊断等离子体的方法
吴莹;白顺波;王俊彦;陈建平;倪晓武
【期刊名称】《光电子技术》
【年(卷),期】2007(27)1
【摘要】等离子体是物质的四个基本形态之一,近年来被广泛应用于能源、材料以及国防等方面。

介绍了利用微波诊断等离子体的几种常用方法,即微波干涉法、微波反射法、微波辐射法、微波散射法、微波吸收法以及微波透射法。

文中详细介绍了微波干涉法、微波反射法、微波辐射法以及微波散射法的原理、特点和国内外研究现状。

【总页数】7页(P49-54)
【关键词】等离子体;微波;诊断
【作者】吴莹;白顺波;王俊彦;陈建平;倪晓武
【作者单位】南京理工大学理学院;北京航空工程技术研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】O536
【相关文献】
1.利用准光学谐振腔快速实时诊断等离子体的新方法 [J], 陶冰洁;谢冰;李恩
2.等离子体的三频点微波透射衰减诊断方法 [J], 王甲寅;时家明;袁忠才;许波
3.利用LIF法诊断微波等离子体鞘层 [J], 邓新绿;吴桂林
4.利用微波辅助萃取、电感耦合等离子体质谱和离子色谱联用方法测定生物和环境
样品中的重金属以评价其对人体健康的潜在危害 [J],
Brian;Buckley;Willie;Johnson;Eric;Fischer;涂强;Mark;Heintz
5.微波等离子体处理装置、等离子体处理方法以及微波发射部件 [J], 大见忠弘因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

大气压脉冲微波锌等离子体射流的参数诊断

大气压脉冲微波锌等离子体射流的参数诊断

大气压脉冲微波锌等离子体射流的参数诊断等离子体被称为物质的第四态，具有许多与固态、液态、气态不同的性质，这些性质往往可以巨大的应用前景，在低温等离子体领域，有材料表面处理改性、医学等，本文使用大气压微波发卡谐振放电产生锌等离子于氩等离子混合射流，微波角频率为2.45 GHz。

在输入功率大于145W时出现了锌等离子体与氩等离子体双射流，在输入功率为160W时出现了锌等离子体与氩等离子体完全混合射流。

另外，我们使用发射光谱仪avantes 2048L对等离子体参数进行诊断，发现随着输入功率的增加，电子温度和电子密度逐渐增加，光谱强度却相应减小。

一、引言对于大气压下的等离子体射流的参数测定，之前已经有不少人展开过研究，一般而言对于惰性气体如氩气的等离子体，我们产生的方式主要有以下几种，如微波放电[1]，介质阻挡放电（DBD）[2]，直流放电[3]，射频放电[4]，脉冲放电[5]。

对于金属等离子体，大部分人采用的是激光诱导的方法[6][8-9]，本文在大气压情况下使用脉冲微波方法产生了锌等离子体等离子体，生成锌等离子体的微波输入功率至少为145W，锌等离子体电子密度至少在1015cm-3，并且我们对输入功率150W、155W和160W三种功率下的电子温度和电子密度进行测定。

本文的剩下部分安排如下：实验装置与操作在第二部分，结果和讨论在第三部分，结论在第四部分。

二、实验装置与操作A.实验装置介绍本文使用的实验装置主要可以分为四个部分。

第一部分为微波源和脉冲调制器。

微波源用于产生脉冲微波信号，其输出功率范围为0-160W。

脉冲调制器可以输出5v的脉冲方波，可以用于调节微波信号，另外它可以作为同步触发信号用于触发ICCD（像增强电荷耦合传感器）。

微波信号频率范围为10Hz-200kHz，可调占空比为0.01-0.99。

第二部分为载气系统，它用于提供惰性气体氩气。

氩气的纯度为99.999%，流量由气体阀门控制，可控范围是0-10slm。

等离子体诊断PPT课件

等离子体诊断PPT课件


04
结果讨论
根据实验结果，探讨等离子体的性质和行 为机制。
05
06
结合理论模型，解释实验结果并预测等离 子体的未来行为。
05 等离子体诊断的挑战与展 望
诊断技术的局限性
诊断方法的准确度
等离子体诊断技术需要高精度的 测量和数据分析，但目前仍存在 一定的误差和不确定性，需要进
一步提高准确度和可靠性。
VS
详细描述
探针法利用探针插入等离子体中，通过测 量探针上的电位和电流，推导出等离子体 的电子密度和电子温度。该方法具有简单 、直观的特点，但探针易受等离子体侵蚀 和污染。
激光诱导荧光法
总结词
通过测量激光诱导荧光信号的特征，分析等 离子体的成分和状态。
详细描述
激光诱导荧光法利用特定波长的激光诱导等 离子体中的原子或分子产生荧光，通过测量 荧光光谱的特征，识别等离子体的成分和状 态。该方法具有高灵敏度、高分辨率的特点， 但需要精密的光学系统和光谱分析技术。
等离子体电子密度诊断
要点一
总结词
等离子体电子密度是等离子体的重要参数之一，对等离子 体的行为和特性有着重要影响。
要点二
详细描述
等离子体电子密度诊断的方法主要包括微波干涉法和激光 诱导荧光法。微波干涉法是通过测量微波在等离子体中的 相位和振幅变化，计算出等离子体的电子密度。激光诱导 荧光法则是利用特定波长的激光激发等离子体中的原子或 分子，通过测量荧光光谱的强度和波长，计算出等离子体 的电子密度。
等离子体诊断ppt课件
目 录
• 等离子体概述 • 等离子体诊断方法 • 等离子体诊断技术 • 等离子体诊断实验与结果分析 • 等离子体诊断的挑战与展望
01 等离子体概述