기체방전실험 예비보고서

목차

1.실험 제목

2.실험 날짜

3.실험 목적

4.실험 장치 및 부품

5.실험 이론

6.실험 방법

7.예비 고찰

본문내용

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* sheath : 플라즈마는 탐침과 같은 도체면 이나 혹은 플라즈마를 가두고 있는 진공용기의 벽면과 같은 도체 경계면이 있을 때 이온보다 전자의 운동속도가 크기 때문에 전자가 먼저 도체 표면에 도착하게 된다. 도체 면에 멀리 떨어진 지역은 상대적으로 이온이 많기 때문에 양의 전위를 갖게 된다. 이때 도체 주위에 전압강하가 주로 생기는 영역을 sheath 라하고, 도체 면 멀리서 플라즈마 이온에 의해서 형성된 전위를 plasma potential 이라 한다.
* debye shielding / length : 플라즈마 전체는 전기적으로 중성이지만 floating된 물체를 삽입하면 국부적인 중성이 깨지고 플라즈마 내부의 입자들이 스스로 재 분포된다. 이러한 현상을 debye shielding 이라 하고 이런 영향력이 미치는 범위를 dybye length라 한다.
* breakdown voltage : 사실상 순수한 기체는 각각의 입자의 관점에서 중성이기 때문에 외부의 전기장에 영향을 받지 않는다고 생각할 수 있다. 이런 기체가 방전을 시작하면 ionized gas가 되면서 도체로서의 역할을 하게 되므로 저항이 현저하게 낮아져서 같은 전압에서 전류는 급격히 상승하게 된다. 즉, 전압이 높아짐에 따라서 플라즈마가 형성되는 순간부터는 플라즈마의 유지에 필요한 전압은 Vp로 낮은 전압이 된다. 이런 현상을 breakdown 이라 한다.
* symmetric / asymmetric : Chamber 내에 Cathode와 Anode의 크기를 대칭적으로 배치시켰느냐 아니면 비대칭적으로 배치시켰느냐에 차이로 구분되며, 보통 Cathode의 크기를 작게 한 상태에서 교류회로에 연결한 경우 생기는 특별한 DC Bias를 self DC Bias 라 한다. 이런 현상은 전자의 상대적인 작은 질량에 의해서 Cathode 전위가 음의 전위를 띠며 이에 따라서 Self DC Bias가 형성된다.
* Free path / mean free path : 방전된 기체들은 기체 분자, 전자 및 이온으로 이루어져 있는데 이러한 입자들이 1회 충돌하고 나서 다음 충돌이 일어날 때까지 공간을 날아간 거리를 free path라 한다. 이 거리를 d라 하면 이 d는 긴 것과 짧은 것이 있어 일정하지 않다. 그래서 이것을 평균으로 나타낸 값을 mean free path라 한다.
6.실험 방법
(1) 모터를 돌려서 기압을 뺀다.
(2) 압력이 충분히 작아진 후 밸브를 잠근다.
(3) 양극에 의 전압을 걸어 준다.
(4) 서서히 기압을 오려 준다.
(5) 방전 현상을 관찰한다.
7.예비 고찰
공기가 방전관안으로 천천히 들어가면 압력이 서서히 증가 할 것이다. 그러면 전압이 떨어지면서 양극에서 서서히 빛을 발할 것이다. 양극 쪽에서는 음극에서 전자가 뛰어 나오면 이 전자가 가속이 되면서 운동에너지를 가지고 가다가 공기 분자랑 충돌하면서 여기된 에너지 상태에서 바닥 상태로 떨어 진다. 그러면서 빛을 발한다. 이 모양이 알 모양으로 일정한 간격으로 나올 것이다. 이 알들이 많아지면서 나중에는 압력이 증가하면서 즉 공기 분자가 많아지면서 충돌은 자주 일어 나지만 많은 전자를 가속시켜주는데 에너지가 적기 때문에 빛을 세기 줄어 들 것이다.
아크 방전은 나타나질 않을 것이다.그 이유는 압력은 도달하지만 전압이 아크 방전이 일어날 정도로는 되질 않기 때문이다. 고전압이므로 주의 해야 한다.8.참고 문헌
김기식 외, 대학 물리학』,인하대학교 출판부, 2001.
David Halliday, Robert Resnick, 『물리학 총론』, 1987, 김종오 역
Arthur Beiser,현대 물리학,교보 문고,1998.

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