静电探针

静电探针（electrostatic probe），理学-物理学-等离子体物理学-等离子体诊断，静电探针是最常用的等离子体诊断工具之一。为I.朗缪尔等人于1923年发明，通过它可以获取探针所在区域等离子体参数的信息。它又称朗缪尔探针。通常一根细的金属丝就可以构成一个简单的静电探针。静电探针的结构除其端部外，其他部分均需要包覆着陶瓷或玻璃类的绝缘材料，如图所示。图1 静电探针电路当一根孤立的探针处在等离子体中时，由于电子的平均热运动速度远大于离子的速度，因而开始到达探针表面单位时间内的电子数比离子数目要多得多，探针表面就会积累大量负电荷并呈现负电位。该电位会排斥电子吸收离子，并在探针表面附近形成一个离子鞘层，以降低电子到达探针表面的通量。这个过程会一直持续到探针表面的静电流密度等于零为止，此时探针电位通常称之为等离子体悬浮电位（）。如果等离子体的电子能量分布函数满足麦克斯韦分布。当外部施加的电源电压使得探针电位不等于悬浮电位时，探针就会有电流流过。若电源从负偏压连续扫描到正偏压，就能够获得一条完整的伏安特性曲线如图所示。