低温等离子体,等离子体测量

    随着温度的升高,一般物质依次表现为固体、液体和气体,它们统称物质的三态。当气体温度进一步升高时,其中许多,甚至全部分子或原子将由于激烈的相互碰撞而离解为电子和正离子。这时物质将进入一种新的状态,即主要由电子和正离子(或是带正电的核)组成的状态。这种状态的物质叫等离子体,它可以称为物质的第四态。

    目前,直接测量等离子体的仪器分为两大类:一大类是测量等离子体的密度和温度,方法又分两种:一种是根据落到传感器上的带电粒子产生的电流来推算,如法拉第筒、减速势分析器和离子捕集器,另一种是探针,通过在探针上加不同电压引起的电源变化推算;另一大类是测量等离子体的特征谱线(光谱法),使用光纤探测等离子体信号,通过光谱仪进行数据采集和分析,如荷兰Avantes公司的微小型、高分辨率、多通道光纤光谱仪。下面主要介绍光谱法测量等离子体。

    实际上,使用AvaSpec-2048FT光谱仪测量等离子体的特征谱线的方法很简单,如图所示。

光谱仪测量等离子体
AvaSpec-2048FT光谱仪测量等离子体

AvaSpec-2048FT光谱仪测量等离子体的特征谱线的方法:
第一步:安装AvaSoft-Full全功能软件;第二步:将光纤、光谱仪和计算机之间连接好,光纤一端固定并对准被测等离子体,然后运行软件;第三步:软件会将采集到的数据绘成光谱图。

由于光谱仪测量到的光谱强度是相对值(电子记数值,单位Counts),如果要进行绝对强度测量,可以选择在荷兰Avantes公司的定标实验室里对光谱仪进行绝对辐射定标,波长范围200-1100nm。为了使整个测量装置更加灵活,还可以购买一台辐射定标光源,在现场进行标定。

Avantes多通道光纤光谱仪有着非常广泛的应用,可以用于多种等离子体的测量。如真空等离子体、常压等离子体、低温等离子体、电弧等离子体等等,都可以进行测量。

 
什么是等离子体?
    等离子体又叫做电浆,是由部分电子被剥夺后的原子及原子被电离后产生的正负电子组成的离子化气体状物质,它是除去固、液、气外,物质存在的第四态。等离子体是一种很好的导电体,利用经过巧妙设计的磁场可以捕捉、移动和加速等离子体。等离子体物理的发展为材料、能源、信息、环境空间,空间物理,地球物理等科学的进一步发展提新的技术和工艺。
 



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