제출용 플라즈마

소개

플라즈마

목차

1. Abstract
2. 실험목적 및 측정
3. 이론적 배경
4. 실험방법
5. 실험결과
6. Discussion
7. 결론

본문내용

1.Abstract
진공 상태의 석영관 속에 아르곤 기체를 주입하고 고전압을 걸어 플라즈마를 발생시킨 다음 Langmuir probe의 I-V 특성 곡선을 분석함으로써 다양한 환경(자기장, 전압, Ar 분압)에서 플라즈마를 구성하는 이온과 전자의 밀도를 측정해 보았다. 우리는 플라즈마에 가해준 전압이 높을수록, 자기장의 세기가 작을수록, Ar의 분압이 낮을수록 전류가 많이 흐른다는 것을 실험을 통해 확인할 수 있었다. 구체적인 포화전자밀도 는 B=200G로 고정했을 경우 Ar분압이 0.05torr일 때 , 0.1 torr 0.2 torr B=300G로 고정했을 경우에는 Ar분압이 0.05torr일 때 ,0.1torr 일 때 0.2torr 일 때 였고, B=400G로 고정했을 경우에는0.05torr일 때,0.1torr 일 때 , 0.2torr 일 때였다.

2. 실험목적 및 측정
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 띠는지 알아본다. 또한 전자밀도 이외에도 이론적 계산을 통해 여러 상수를 구하고 전압, 아르곤 압력, 자기장의 크기가 플라즈마에 미치는 영향과 그 이유를 생각해본다. 나아가서 아르곤 기체에 질소 기체를 혼합하여 사용할 때 예상 결과를 추측해본다.

<중 략>

마. 아르곤과 질소의 혼합기체에 의한 플라즈마
아르곤 원자와 질소를 비교해 볼 때, 이온화 에너지는 질소가 더 낮지만, 아르곤이 플라즈마를 더 잘 발생시킨다. 이는 18족 원소인 아르곤이 반응성이 작고 질소에 비해 전자가 많기 때문이다.
플라즈마를 형성하는 데 있어서 가장 중요한 것은 하나의 원자가 가진 전자 개수다.전자의 수가 플라즈마 상태의 유지에 중요한 역할을 하기 때문이다. 이온화에 의해 생겨난 전자와 기존에 있던 전자들은 플라즈마 내부 전기장에 의해 가속이 되어 에너지를 얻게 된다. 그리고 다시 원자와 이온화를 일으키게 되고, 이 과정이 반복되면서 전자의 수가 증가한다. 이렇게 전자가 끊임없이 공급됨으로써 플라즈마 상태가 유지되는 것이다.
만약 아르곤 기체에 질소 기체를 혼합한다면, 질소가 아르곤 보다 이온화 에너지가 낮기 때문에, 비록 질소의 전자 수는 작아도, 더 쉽게 이온화 될 것이다. 따라서 오히려 더 밀도 높은 플라즈마를 만들어 낼 수 있을 것이다.

참고자료

· [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.