플라즈마_이온_및_전자밀도_측정

소개글

물리학 실험 A+ 보고서

목차

1. 실험목적
2. 측정
3. 실험방법
4. 실험원리 및 이론
5. 결과 및 분석
6. 논의
7. 결론
8. 참고문헌

본문내용

플라즈마 이온 및 전자밀도 측정
1. 실험목적
자기장 안에서 아르곤 기체를 플라즈마 상태로 만들고, Langmuir probe를 이용하여 전류와 전압의 관계를 조사해 플라즈마의 이온 및 전자 밀도를 측정한다. 또한, 플라즈마의 이온 및 전자 밀도가 1) 가해주는 전압 2) 기체의 압력 3) 걸어주는 자기장에 따라 어떤 경향을 띄는지 알아본다.
2. 측정
① 전압, 아르곤 압력, 자기장 변화에 따른 Langmuir probe의 I-V특성곡선을 구하고 이론적 계산을 통해 여러 상수를 구한다.
② 전압, 아르곤 압력, 자기장의 크기가 플라즈마에 미치는 영향과 그 이유를 알아본다.
③ 플라즈마의 발생 원리를 알아본다.
④ 아르곤 기체에 질소 기체를 혼합하여 사용할 때 예상 결과를 추측해본다.
3. 실험방법
3.1. 실험장치
석영관, 전자석, Ar 기체 통, Rotary pump, Pirani gauge, DC power supply, 저항, Gauss meter, Langmuir probe
① Langmuir Probe : probe 전압을 바꿔주면서 얻을 수 있는 I-V curve로부터 전자 및 이온 밀도나 전자의 온도 또는 퍼텐셜과 같은 플라즈마의 특성을 측정하는 장비이다.

..<중략>..

우리는 플라즈마에 가해준 전압이 높을수록, 자기장의 세기가 작을수록, Ar의 분압이 낮을수록 전류가 많이 흐른다는 것을 실험을 통해 확인할 수 있었다. 전압의 경우, 높은 전기 에너지가 Ar에 가해지기 때문에 많은 플라즈마가 형성되어 더 높은 전류가 흐르는 것으로 이해될 수 있었고, 자기장의 경우 좁은 공간에 가둬두기 때문에 이미 형성된 전자와 이온이 충돌하여 플라즈마의 밀도가 줄어드는 것으로 추정하였다.(물론 여전히 이 논리에는 미심쩍은 부분이 있다. 밀집시켰으면 그럼에도 불구하고 밀도는 더 높게 측정될 것으로 예상되었다.) Ar 분압이 높은 경우 각 기체 분자당 분배되는 에너지가 줄어들어 플라즈마의 밀도가 상대적으로 더 작은 것으로 생각된다.

참고 자료

[1] 플라즈마 이온 및 전자밀도 측정_조교 매뉴얼.hwp
[2] 열 플라즈마 환경기술 연구센터, http://ettp.inha.ac.kr/ettp4_1.html
[3] Quasi-neutral : http://www.biology-online.org/dictionary/Quasineutral_plasma
[4] Plasma and magnetic field : http://ncity.egloos.com/4171991
[5] Langmuir probe : http://en.wikipedia.org/wiki/Langmuir_probe,
http://www.physics.ucla.edu/plasma-exp/180E-W97/LprobeAnalysis.html
[6] Stenzel,R.L. Typical Langmuir Probe Trace Evaluation.
http://www.physics.ucla.edu/plasma-exp/180E-W97/LprobeAnalysis.html.