专利名称：研究直流辉光等离子体的实验装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种研究直流辉光等离子体特性的实验装置，属于直流辉光等离子体
背景技术：
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。直流辉光等离子技术因为结构简单、成本较低而受到广泛的应用，但在国内，关于辉光等离子体技术的研究和教学远远落后于辉光等离子体技术在工程中的应用，高等理工院校在人才培养环节中缺乏关于等离子体理论和实践方面的训练，造成这一现象的主要原因在于等离子体设备价格昂贵，基本需要进口，价格一般在50-500万元，一般的大专院校和研究机构无法问津，普通研究机构和一般高校基本上没有机会得到关于等离子体技术应用方面的训练，这对我们国家开展等离子技术的研究和应用是不利的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单，使用方便，价格低廉，实验效果好的研究直流辉光等离子体的实验装置，该装置的工作气体、工作气压、电极距离等影响等离子体的参数均可灵活地加以单独或组合调控；利用该装置可以系统研究辉光等离子体的激发原理和影响因素，不仅可以开设多个验证性实验，而且可以开设研究性实验，从而推广辉光等离子体技术的研究、教学和应用。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的它主要由直流辉光放电的机构及配套电路组成，所述的放电机构至少包括有一内置有放电电极的低压放电管，其内置有测试探针，并开设有抽气口和充气口，其内充入有空气、氢气、二氧化碳、氮气中至少一种工作气体。
所述的抽气口接于一真空泵，并可使低压放电管内的真空气压在10Pa-400Pa；充气口通过一流量计接至工作气体的气源。
所述的低压放电管内轴向两端放置有可在轴线50-150mm范围内移动的放电电极。
所述的低压放电管的两端通过两个支架进行固定，且在其两端还设置有两个各通过循环水接口接至循环水泵的水冷支座。
所述的配套电路至少包括有高压电路、辉光产生电路和辉光等离子参数测量电路，高压电路由调压器、高压变压器和整流二极管D1-D4组成，辉光产生电路由电容C和正、负电极组成，两电极的间距为50-150mm，辉光等离子参数测量电路有辉光放电参数测量电路和电子浓度、温度测量电路组成。
所述的辉光放电参数测量电路至少由电流测量电路和电压测量电路组成。
本发明具有如下主要优点其一.该装置的工作气体、工作气压、电极距离等影响等离子体的参数均可灵活地加以单独或组合调控，并可测量这些参数；利用该装置可以系统研究辉光等离子体的激发原理和影响因素。
其二.整个放电管结构透明，可以清除地看到低压气体放电的各个阶段，特别适合辉光等离子体的研究和教学使用。
其三.结构简洁，操作方便，性能价格比很高，适合批量生产，有利于推广使用。
其四.可测量汤森(Townsend)第一电离系数并验证帕邢(Paschen)定律。
其五.通过测量探针的伏安特性，可计算出电子浓度和温度。
图1是本发明的结构示意图。
图2是发明的电路连接结构示意图。
具体实施例方式
下面将结合附图对发明作进一步的说明。本发明主要由直流辉光放电机构及配套电路组成。所述的放电机构至少包括有一内置有放电电极1、4的低压放电管2，其内置有测试探针3，并开设有抽气口18和充气口19，其内充入有空气、氢气、二氧化碳、氮气中至少一种工作气体。所述的抽气口18接于一真空泵，并可使低压放电管2内的真空气压在10Pa-400Pa；充气口19通过一流量计接至工作气体的气源。所述的低压放电管2内轴向两端放置有可在轴线50-150mm范围内移动的放电电极1、4。所述的低压放电管2的两端通过两个支架进行固定，且在其两端还设置有两个各通过循环水接口接至循环水泵的水冷支座。
本发明所述的配套电路至少包括有高压电路、辉光产生电路和辉光等离子参数测量电路，高压电路由调压器7、高压变压器(8)和整流二极管D1-D4组成，辉光产生电路由电容C和正、负电极组成，两电极的间距为50-150mm，辉光等离子参数测量电路有辉光放电参数测量电路和电子浓度、温度测量电路组成。所述的辉光放电参数测量电路至少由电流测量电路和电压测量电路组成。
图1所示，本发明主要包括有低压放电管2、放电电极1、4、测试探针3、真空系统和水冷系统。低压放电管2的两端通过两个支架12固定，设有抽气口18和充气口19，通过抽气口18被真空泵15抽成气压为10Pa-400Pa的真空，通过充气口19、流量计20接至气源22，通入工作气体，这些气体可以是空气、氢气、二氧化碳和氮气等多种气体，气体的流量通过流量计20来调节，低压气体在一定的条件下在放电管2内产生辉光；放电电极1、4位于低压放电管2的轴向两端，并且可以在沿轴线50-150mm范围内移动，用以改变气体放电的距离；测试探针3位于两个放电电极1、4之间，用于测量探针3与放电负电极之间的伏安特性，并依此伏安特性来计算电子浓度和温度；设有真空系统，采用旋片式真空泵15抽真空，采用热阻真空计16测量工作气压；设有水冷系统，低压放电管2的两端的水冷支座5各有两个循环水接口13、17、21、23，接至循环水泵14，由循环水泵14产生的循环水，对低压放电管2实施水冷保护。
图2所示，本发明所述的配套电路主要包括高压电路、辉光产生电路和辉光等离子参数测量电路等。
高压产生电路由调压器7、高压变压器8、整流二极管D1～D4组成，辉光产生电路由电容C和正、负电极组成，两电极的间距是50-150mm。辉光等离子参数测量电路由辉光放电参数测量电路和电子浓度、温度测量电路组成。辉光放电参数测量电路由电流测量电路(6)和电压测量电路组成，电流测量电路用于测量放电电流的大小，测量范围为直流10-6A-0.5A，分为3个或4个量程，量程的切换由开关K1～K3实现；电压测量电路由分压电阻R和电压表V1组成，测量范围为直流100～1000V；电子浓度、温度测量电路由探针3、毫安表11、电压表10、可调电阻R1及电源E9组成，通过测量探针3与负电极4之间的伏安特性曲线，可以求得电子浓度和温度。
上述电路的连接关系见图2所示调压器7的初级线圈，连接220V交流电源；调压器7的次级线圈接高压变压器8的初级线圈，高压变压器8的次级线圈的两端接整流电路，整流电路由四个桥接的高压二极管组成，整流电路的负输出接放电管2的阴电极和电容C的负端，整流电路的正输出接电流测量电路6、电压测量电路和电容C的正端，电流测量电路6的另外一端接到低压放电管2的正极1。电源E9经可调电阻R1形成可变电压，R1的输出电压接至电压表V210正端，并通过毫安表11接到电子探针3，电压表V2负端接到低压放电管2的负电极4。
本发明的工作过程是1.如图1、2所示通电后，调压器7和高压变压器8将220V交流电压升至所需电压，启动真空泵15，对低压放电管2抽真空，当放电管2通入一定气压的气体后，根据不同的高压，测量放电管2的伏安特性，随着电压的升高，放电电流随着增大，选择合适的电流测量电路的量程。随着电压的由低到高，低气压放电可分为三个阶段暗放电、辉光放电和电弧放电。根据测得的放电管2的伏安特性便可求得汤森(Townsend)第一电离系数。在保持气体压力p和电极距离d的乘积不变的条件下，取不同的p、d值，根据测量的结果就可验证帕邢(Paschen)定律。
权利要求
1.一种研究直流辉光等离子体的实验装置，它主要由直流辉光放电的机构及配套电路组成，其特征在于所述的放电机构至少包括有一内置有放电电极(1、4)的低压放电管(2)，其内置有测试探针(3)，并开设有抽气口(18)和充气口(19)，其内充入有空气、氢气、二氧化碳、氮气中至少一种工作气体。
2.根据权利要求1所述的研究直流辉光等离子体的实验装置，其特征在于所述的抽气口(18)接于一真空泵，并可使低压放电管(2)内的真空气压在10Pa-400Pa；充气口(19)通过一流量计接至工作气体的气源。
3.根据权利要求1或2所述的研究直流辉光等离子体的实验装置，其特征在于所述的低压放电管(2)内轴向两端放置有可在轴线50-150mm范围内移动的放电电极(1、4)。
4.根据权利要求3所述的研究直流辉光等离子体的实验装置，其特征在于所述的低压放电管(2)的两端通过两个支架进行固定，且在其两端还设置有两个各通过循环水接口接至循环水泵的水冷支座。
5.根据权利要求1所述的研究直流辉光等离子体的实验装置，其特征在于所述的配套电路至少包括有高压电路、辉光产生电路和辉光等离子参数测量电路，高压电路由调压器(7)、高压变压器(8)和整流二极管D1-D4组成，辉光产生电路由电容C和正、负电极组成，两电极的间距为50-150MM，辉光等离子参数测量电路有辉光放电参数测量电路和电子浓度、温度测量电路组成。
6.根据权利要求5所述的研究直流辉光等离子体的实验装置，其特征在于所述的辉光放电参数测量电路至少由电流测量电路和电压测量电路组成。
全文摘要
一种研究直流辉光等离子体的实验装置，它主要由直流辉光放电的机构及配套电路组成，所述的放电机构至少包括有一内置有放电电极的低压放电管，其内置有测试探针，并开设有抽气口和充气口，其内充入有空气、氢气、二氧化碳、氮气中至少一种工作气体；所述的抽气口接于一真空泵，并可使低压放电管内的真空气压在10Pa－400Pa；充气口通过一流量计接至工作气体的气源；所述的低压放电管内轴向两端放置有可在轴线50－150mm范围内移动的放电电极；所述的低压放电管的两端通过两个支架进行固定，且在其两端还设置有两个各通过循环水接口接至循环水泵的水冷支座；它具有结构简洁，操作方便，性能价格比很高，适合批量生产，有利于推广使用等特点。
文档编号G09B25/00GK1825388SQ200610050020
公开日2006年8月30日 申请日期2006年3月27日 优先权日2006年3月27日
发明者马志斌, 郑志荣 申请人:杭州大华仪器制造有限公司