用于带间热式空心阴极级联弧装置的汤姆孙散射测量系统研制

我们为用于等离子体窗口（PW）应用研究的级联弧放电装置研制了一套汤姆孙散射测量系统。PW 是一种等离子体应用技术，利用等离子体的热能维持高压（10–100 kPa）与真空环境之间的陡峭压力梯度。由于等离子体热能是 PW 压力分离能力的关键参数，我们安装了汤姆孙散射测量系统，以观测 PW 阳极与阴极内的电子密度和温度，从而详细分析其压力分离能力。探测激光采用倍频 Nd:YAG 激光（532 nm，200 mJ，8 ns）。散射光被导入三光栅光谱仪。第一与第二光栅间的陷波滤光片消除了杂散光，实现了足够高的信噪比。该汤姆孙散射测量系统成功获取了距阴极尖端下游 20 mm 处级联弧等离子体的电子密度与温度。所装系统成功获得汤姆孙散射谱，并显示电子密度随放电功率从 $2\times10^{19} {\rm m}^{-3}$ 增至 $7\times10^{19} {\rm m}^{-3}$，而电子温度基本恒定在约 2 eV。所得数据有效支撑了 PW 压力分离能力的研究。