等离子体物理实验 探针测量实验数据的自动化采集 A 25 07300190008 伍晔.

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1 等离子体物理实验 探针测量实验数据的自动化采集 A 25 伍晔

2 实验原理 等离子体: 等离子体通常被视为物质除固态、液态、气态之外存在的第四种形态。如果对气体持续加热，使分子分解为原子并发生电离，就形成了由离子、电子和中性粒子组成的气体，这种状态称为等离子体。

3 实验原理 直流辉光等离子体图示 阳极 阴极 阳极辉光区 正柱区(等离子体) 法拉第暗区 负极&阴极辉光区

4 实验原理 双探针法测等离子体参数

5 实验原理 参数计算 电子温度: 等离子体密度:

6 实验仪器 DH2005型 直流辉光等离子体实验装置

7 实验仪器 Keithley 236 型源测量单元 利用GBIP接口，可以实现与计算机的链接。可以完全进行程控，能够同时输出和测量电压或电流。
我们的主要目的就是利用次仪器在计算机上进行等离子体数据的自动采集

8 实验仪器 高精度： 实验设备自带： 探针电压表：三位半数显，测量范围：0～±200V，测量精度0.5%
探针电流表：三位半数显，测量范围：0～20mA，测量精度0.5%；

9 实验内容 LabView程序编写 使用已有的Keithley驱动模块，编写采集程序。在计算机端控制测量单元，使其同时担当扫描电压和电流表的角色。同时可以绘图并且保存测量数据，可以导入Origin等程序做进一步分析 上半部分主要是参数设定和数据列表 下半部分是曲线绘制

10 实验内容 程序结构图

11 实验内容 实验结果 有很大的问题 这并不是理想的曲线 起始电压：-100V 终止电压：100V 电压步进：0.5V 采集延迟：0.5S
有很大的问题 这并不是理想的曲线 起始电压：-100V 终止电压：100V 电压步进：0.5V 采集延迟：0.5S 多重采样：8次 时间积分：50Hz线循环

12 实验内容 起始电压：-20V 终止电压：20V 电压步进：0.5V 采集延迟：0.5S 多重采样：16次 时间积分：50Hz线循环

13 实验内容

14 实验内容 前提：使用万用表测量发现，实验装置和236的电流表，电压表，电源输出都没有问题。在同一条件下测量相同等离子体，得到截然不同的曲线
问题与猜测 使用236测量得到的数据电流恒负（零点问题？） 电流大了一个量级 -100至100范围内没有应有的曲线特征（精度足够。如果是曲线平移，范围不可能那么大。实际测量中只有1V） 曲线斜率与气压有关（最后的拐点） 曲线有不规则起伏（噪声？）

15 实验内容 验证猜测：测量大电阻验证零点 在10-4A量级上，即使没有多重采样，噪声也可以忽略不计 零点位置很准确 105Ω电阻
起始电压：-100V 终止电压：100V 电压步进：0.5V 采集延迟：0S 多重采样：关闭 时间积分：快速（0.416ms）

16 实验内容 验证猜测：测量大电阻验证噪声 107Ω电阻，进一步缩小电压范围，放大电流起伏 无电磁屏蔽 起始电压：-1V 终止电压：1V
采集延迟：0S 多重采样：关闭 时间积分：快速（0.416ms） 有电磁屏蔽

17 实验内容 多重采样对曲线的影响 无多重采样 起始电压：-0.01V 终止电压：0.01V 多重采样32次 电压步进：0.0001V
采集延迟：0S 时间积分：快速（0.416ms） 多重采样32次

18 实验结论 零点电压，至少在待测物体是电阻的情况下，是准确的 外界干扰对结果的影响在10-8A量级，相对测量的量级（10-6A）可以忽略

19 实验结论 曲线的不规则起伏可能和等离子体本身不稳定有关，实验中也有观察到过等离子体的闪烁
没有应有的曲线性质，在所有电压源，电表工作正常的前提下，只能将问题锁定在Keithley236测量单元中。可能是测量单元中存在电压和电流的反馈机制 不论结果如何，程序本身提供了一个自动采集的平台，将来可以加入各种功能，例如参数的自动计算

20 感谢