一种磁探针装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种磁探针装置。所述磁探针装置包括：磁探针本体和信号处理电路，所述磁探针本体输出端与所述信号处理电路的输入端连接；所述信号处理电路包括第一电容、第二电容、法拉第屏蔽装置和升压变压器，所述法拉第屏蔽装置固定于所述升压变压器的原边线圈和副边线圈之间；所述升压变压器的原边线圈设置中心抽头，并且所述中心抽头接地；所述原边线圈的第一端串联所述第一电容，所述原边线圈的第二端串联所述第二电容。采用本发明专利技术的磁探针装置可以改善磁探针的信噪比，提高等离子体中磁场的测量精度。

【技术实现步骤摘要】
一种磁探针装置
本专利技术涉及磁诊断领域，特别是涉及一种磁探针装置。
技术介绍
容性耦合等离子体源(CCP)和感性耦合等离子体源(ICP)已被广泛应用于芯片生产、太阳能电池制备，平板显示器制造以及微机电加工等领域中。等离子体材料处理与加工已成为半导体行业中的核心技术。为了优化工艺参数，节约成本，提高产能，人们采用各种技术手段对等离子体源中的重要参数进行原位诊断。磁探针是对等离子体空间电磁场测量的重要工具，已经被应用于核聚变装置、磁镜装置、射频等离子体源以及爆炸等离子等领域。典型的磁探针结构非常简单，通常由数匝感应线圈制成，基本原理是利用法拉第电磁感应定律。当探针置于交变磁场中时，线圈两端的感应电动势Vp正比于磁场强度B，即：Vp(t)＝-jωnaBejωt。其中，ω为磁场角频率，n为探针线圈匝数，a为线圈横截面积。在感性耦合等离子体源中，通过磁探针不仅能获得磁场的空间分布，还能计算得到电流密度、电场以及电子功率沉积的空间分布，成为探索其物理本质的重要工具。但是，在容性耦合等离子体源中，由于放电由电场驱动，空间的磁场较弱，因此磁场测量相对困难。此外，探针与等离子体电势之间的容性耦合还会产生干扰信号，严重影响磁场的测量，导致磁探针的测量精度不高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种磁探针装置，以提高磁探针装置的抗干扰性，提高等离子体测量的精度。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种磁探针装置，所述磁探针装置包括：磁探针本体和信号处理电路，所述磁探针本体输出端与所述信号处理电路的输入端连接；所述信号处理电路包括第一电容、第二电容、法拉第屏蔽装置和升压变压器，所述法拉第屏蔽装置固定于所述升压变压器的原边线圈和副边线圈之间；所述升压变压器的原边线圈设置中心抽头，并且所述中心抽头接地；所述原边线圈的第一端串联所述第一电容，所述原边线圈的第二端串联所述第二电容。可选的，所述磁探针装置还包括：示波器，所述信号处理电路的输出端与示波器连接，所述示波器用于显示所述信号处理电路的输出电压的参数。可选的，所述磁探针本体具体包括：探针头、第一同轴线、第二同轴线和石英玻璃管；所述第一同轴线和所述第二同轴线平行放置，所述第一同轴线和所述第二同轴线整体的外部通过铝箔层包裹，通过铝箔层包裹的所述第一同轴线和所述第二同轴线插入固定于所述石英玻璃管内部；所述探针头由两匝线圈组成；所述探针头的第一端与第一同轴线的第一端连接，所述探针头的第二端与所述第二同轴线的第一端连接；所述第一同轴线的第二端与所述升压变压器的原边线圈的第一端连接；所述第二同轴线的第二端与所述升压变压器的原边线圈的第二端连接。可选的，所述线圈的直径为10毫米，所述线圈的材质为漆包线或者钨丝。可选的，所述第一同轴线的特征阻抗为50欧姆，所述第二同轴线的特征阻抗为50欧姆。可选的，所述磁探针本体还包括：第一SMA射频连接器和第二SMA射频连接器；所述第一同轴线的第二端通过第一SMA射频连接器与所述原边线圈的第一端连接，所述第二同轴线的第二端通过第二SMA射频连接器与所述原边线圈的第二端连接。可选的，所述第一电容和所述第二电容均为可变电容。可选的，所述第一电容的电容值为155pF，所述第二电容的电容值为155pF。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：采用信号处理电路，可同时实现提高磁感应信号、降低容性干扰信号的功能，显著改善了磁探针的信噪比，提高了等离子体的测量精度。而且本专利技术电路简单，可适用于大多数磁探针的测量情况。使用时只需要调节电容参数即可达到电路最优工作点，操作方便。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术磁探针装置中磁探针本体的结构示意图；图2为本专利技术磁探针装置中信号处理电路的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。磁探针是等离子体诊断的重要工具，磁探针的信噪比是衡量其可靠性的关键指标。尤其是在容性耦合等离子体源中，弱磁场和强电场的存在使得磁场测量变得非常困难，如何提高信噪比成为精确磁诊断的必要技术。本专利技术提供一种提高磁探针信噪比的磁探针装置。通过调节信号处理电路中的电容参数，磁探针输出信号中的感性信号显著提高，同时容性干扰信号被抑制，实现了更高的信噪比。本专利技术具有结构简单、抗干扰强，适用于容性耦合等离子体源装置的磁诊断的优点。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。本专利技术的磁探针装置包括：磁探针本体和信号处理电路两个部分，所述磁探针本体输出端与所述信号处理电路的输入端连接。图1为本专利技术磁探针装置中磁探针本体的结构示意图，如图1所示，磁探针本体包括：探针头1、第一同轴线2、第二同轴线3、铝箔层4和石英玻璃管5。探针头1由直径为0.5毫米的漆包线制成(高温环境下可采用钨丝)，包含两匝线圈，线圈的直径为10毫米。探针头1的两端(即线圈的两端)分别两根同轴线相连，探针头1的第一端(即线圈的第一端)与第一同轴线2的第一端连接，探针头1的第二端与所述第二同轴线3的第一端连接。所述第一同轴线2和所述第二同轴线3平行放置并紧靠在一起，所述第一同轴线2和所述第二同轴线3整体的外部通过铝箔层4包裹，即铝箔层4将两根同轴线均包裹于内部，通过铝箔层4包裹的所述第一同轴线2和所述第二同轴线3插入固定于所述石英玻璃管5内部。第一同轴线2和第二同轴线3的特征阻抗均为50欧姆，石英玻璃管5的直径为6毫米。为了提高磁探针的信噪比，采用图2所示的探针信号处理电路。如图2所示，图2为本专利技术磁探针装置中信号处理电路的结构示意图。信号处理电路主要由串联谐振电路与升压变压器耦合组成。所述信号处理电路包括第一电容C1、第二电容C2、法拉第屏蔽装置和升压变压器。所述法拉第屏蔽装置固定于所述升压变压器的原边线圈和副边线圈之间，用来抑制原边线圈、副边线圈之间的容性耦合。所述升压变压器的原边线圈设置中心抽头，并且所述中心抽头接地。串联谐振电路由第一电容和第二电容与变压器原边线圈串联组成，具体的，原边线圈的第一端串联所述第一电容C1，所述原边线圈的第二端串联所述第二电容C2，第一电容C1和第二电容C2均为可变电容。磁探针本体中的第一同轴线的第二端通过SMA射频连接器与所述升压变压器的原边线圈的第一端连接；第二同轴线的第二端通过SMA射频连接器与所述升压变压器的原边线圈的第二端连接。信号处理电路输出端与示波器相连。此时，将磁探针本体的针探头置于交变磁场中，探针头线圈中产生的感应电压经过信号处理电路后会显示在示波器上，由此可以读取得到输出电压的幅值。最终，通过输出电压与磁场的标定关系可确定其磁场大小。结合本专利技术的信号处理电路，对第一电容和第二电容的电容值对于磁探针装置的灵敏度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁探针装置，其特征在于，所述磁探针装置包括：磁探针本体和信号处理电路，所述磁探针本体输出端与所述信号处理电路的输入端连接；所述信号处理电路包括第一电容、第二电容、法拉第屏蔽装置和升压变压器，所述法拉第屏蔽装置固定于所述升压变压器的原边线圈和副边线圈之间；所述升压变压器的原边线圈设置中心抽头，并且所述中心抽头接地；所述原边线圈的第一端串联所述第一电容，所述原边线圈的第二端串联所述第二电容。

【技术特征摘要】
1.一种磁探针装置，其特征在于，所述磁探针装置包括：磁探针本体和信号处理电路，所述磁探针本体输出端与所述信号处理电路的输入端连接；所述信号处理电路包括第一电容、第二电容、法拉第屏蔽装置和升压变压器，所述法拉第屏蔽装置固定于所述升压变压器的原边线圈和副边线圈之间；所述升压变压器的原边线圈设置中心抽头，并且所述中心抽头接地；所述原边线圈的第一端串联所述第一电容，所述原边线圈的第二端串联所述第二电容。2.根据权利要求1所述的磁探针装置，其特征在于，所述磁探针装置还包括：示波器，所述信号处理电路的输出端与示波器连接，所述示波器用于显示所述信号处理电路的输出电压的参数。3.根据权利要求1所述的磁探针装置，其特征在于，所述磁探针本体具体包括：探针头、第一同轴线、第二同轴线和石英玻璃管；所述第一同轴线和所述第二同轴线平行放置，所述第一同轴线和所述第二同轴线整体的外部通过铝箔层包裹，通过铝箔层包裹的所述第一同轴线和所述第二同轴线插入固定于所述石英玻璃管内部；所述探针头由两匝线圈组成；所述探针头的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵凯，刘永新，王友年，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21