强流脉冲放电等离子体的输运速度与密度变化分析

【作者】 赵崇霄； 杨亮； 王婷婷； 任春生；

【机构】 大连理工大学物理与光电工程学院；

【摘要】 同轴枪放电等离子体具有密度高、输运速度快等特点,在聚变装置、等离子体空间推进、以及尘埃粒子加速等领域中具有广阔的应用前景,已成为国际前沿的研究热点。同轴枪中的等离子体速度和密度是反应其应用特性的重要参数,因此实验上研究等离子体速度及密度变化对装置的实际应用具有重要意义。本文中主要利用快速响应的光电倍增管及光栅光谱仪测量了同轴枪放电等离子体的输运速度和密度,同时测量了其在不同电压、气压及气体种类下变化特性。实验结果表明,无论同轴枪中的气体种类为空气或者氩气,其输运速度均会在低气压、高电压下获得良好的效果。实验时使用光谱仪测量Hβ谱线,利用Stark展宽法计算出等离子体输运时的密度变化。实验得出等离子体数密度可达到10¹⁶/cm³量级。其中在空气环境中,等离子体在向前运动过程中密度逐渐增加;在氩气环境中,在低气压时等离子体的密度逐渐增加,在高气压时等离子体密度在输运过程中会出现减小的现象。分析认为等离子体在推动中性粒子向前运动过程中会电离中性粒子并压缩而使等离子体的密度增加,同时也会消耗自身能量使等离子体的密度减少,所以等离子体输运过程中密度的改变与气体密度、种类与放电电压都有关系。更多还原