用于本科实验室的DC放电等离子体实验

等离子体物理提供了广泛的基本现象，是本科实验室教学中的优选科目。本文介绍了为初级课程设计、构建和特征化的一种DC脉冲等离子体腔室，该项目由两名本科生完成。该装置由一米长的石英管组成，配有可移动电极，使可在不同压力、电压和几何构型下系统性地探讨等离子体行为。通过该平台，我们表征了Paschen击穿关系以及等离子体的电压-电流特性。随后，我们开发了Langmuir探针，用于绘制电子温度和密度的空间分布，并利用玻尔兹曼图谱法测量等离子体不同区域的激发温度。最后，配合自制Helmholtz线圈，我们演示了电子的磁性聚焦。我们进行了粒子轨迹的Runge-Kutta模拟，并通过比较焦距来分析电子漂移速度。总体而言，该等离子体腔室为探索等离子体基本现象提供了多功能平台，并为未来的研究提供了潜力，包括微波等离子体相互作用和其他学生驱动的调查。