一种用于低温等离子体电位诊断的探针系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于低温等离子体电位诊断的探针系统,包括：低温等离子体接触装置、电位转移装置、电流输出装置和电压测量装置；所述低温等离子体接触装置、所述电位转移装置、所述电流输出装置依次相连；所述电位转移装置与所述电压测量装置并联连接；所述低温等离子体接触装置用于放置于低温等离子体待诊断区域，形成等离子体鞘层；所述电位转移装置用于对所述低温等离子体接触装置的悬浮电位进行转移；所述电流输出装置用于输出电流，稀释等离子体鞘层效应；所述电流测量装置用于测量所述电位转移装置的电压值即低温等离子体的电位。本发明专利技术能够实现低温等离子体电位的实时、快速和准确测量。快速和准确测量。快速和准确测量。

【技术实现步骤摘要】
一种用于低温等离子体电位诊断的探针系统


[0001]本专利技术涉及低温等离子体参量诊断设备
，特别是涉及一种用于低温等离子体电位诊断的探针系统。

技术介绍

[0002]在低温等离子体等离子体数密度小于1022m
‑
3应用领域，主要是利用等离子体发生器产生的低温等离子体，低温等离子体的参量很大程度上决定了应用层面的性能好坏，因此，需要对低温等离子体参量进行诊断。一般情况下，需要诊断的低温等离子体参量有等离子体电位、等离子体密度和等离子体能量。
[0003]目前，等离子体电位诊断方法主要采用的是电流收集方案，其基本原理为：当金属设备与低温等离子体诊断区域形成一定电位差时，金属设备会收集一定电流，通过对金属设备设定一系列不同的电压值，可得到设备电压和收集电流的关系曲线，根据曲线走势及相关理论公式推导出低温等离子体的电位及其他参量。该方案的优点在于一次诊断可同时获得等离子体电位、等离子体密度和等离子体能量参数，信息丰富。但其缺点也十分明显：第一，有大量诊断需求的场合时，若电源不具有电压扫描功能，诊断时间效率低下；第二，具体结果需要对电压电流曲线进行后期数据处理才能得到，不具有实时性；第三，测量噪音对等离子体参量推导结果有较大影响。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种用于低温等离子体电位诊断的探针系统，能够实现低温等离子体电位的实时、快速和准确测量。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种用于低温等离子体电位诊断的探针系统，包括：
[0007]低温等离子体接触装置、电位转移装置、电流输出装置和电压测量装置；
[0008]所述低温等离子体接触装置、所述电位转移装置、所述电流输出装置依次相连；所述电位转移装置与所述电压测量装置并联连接；
[0009]所述低温等离子体接触装置用于放置在低温等离子体待诊断区域，形成等离子体鞘层；
[0010]所述电位转移装置用于对所述低温等离子体接触装置的悬浮电位进行转移；
[0011]所述电流输出装置用于输出电流，稀释等离子体鞘层效应；
[0012]所述电压测量装置用于测量所述电位转移装置的电压值，即低温等离子体的电位。
[0013]优选地，所述低温等离子体接触装置包括：金属丝，所述金属丝采用低逸出功、耐高温材料。
[0014]优选地，所述金属丝为U型结构。
[0015]优选地，所述电位转移装置包括：
[0016]绝缘套、若干个金属柱、导线和若干个取样电阻；
[0017]所述金属柱与所述绝缘套固定连接，所述金属柱一端通过所述金属丝相互连接，所述金属柱另一端通过导线与取样电阻连接。
[0018]优选地，所述绝缘套设置有通道，所述通道用于固定连接所述金属柱，所述通道的直径不小于所述金属柱的直径，所述金属柱的顶端位置低于所述绝缘套的顶端。
[0019]优选地，所述绝缘套采用绝缘、耐高温材料。
[0020]优选地，所述金属柱采用导电性能良好的材料。
[0021]优选地，所述电流输出装置包括：直流稳压电源；
[0022]所述取样电阻与所述直流稳压电源并联；
[0023]其中，若干个所述取样电阻至所述直流稳压电源正负极的电路总电阻相等。
[0024]优选地，所述电压测量装置包括：示波器；
[0025]所述示波器的测量探头安装在所述若干个取样电阻的中心位置。
[0026]本专利技术的有益效果为：
[0027]本专利技术公开的一种用于低温等离子体电位诊断的探针系统，利用低温等离子体与金属设备接触过程中的空间电荷限制理论与等离子体鞘层现象，实现低温等离子体电位的实时、快速和准确测量。其基本原理为：与低温等离子体接触时，金属丝会同时吸收电子电流和离子电流，由于电子电流比离子电流大很多，两者之间形成等离子体鞘层，金属丝电位悬浮于较低值，加热金属丝向等离子体发射一定大小电子电流，减小吸收的电子电流和离子电流大小比值，可以稀释等离子体鞘层效应，不断降低金属丝电位与被诊断等离子体区域电位差以逼近真实值。此时，只要能够测量得到金属丝的实际电位，便能直接得到被诊断的低温等离子体电位。通过设置具有对称结构的并联电路，将对金属丝区域悬浮电位的测量转移到取样电阻上，一方面避免了示波器探针的直接连接对金属丝工作电路的影响，一方面减小非对称结构对结果准确度的影响，从而使得所述探针系统能够实现低温等离子体电位的实时、快速和准确测量。
附图说明
[0028]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。
[0029]图1为本专利技术实施例的一种用于低温等离子体电位诊断的探针系统结构示意图：
[0030]图2为本专利技术实施例的金属丝、金属柱和绝缘套剖视示意图。
[0031]其中：1—金属丝、2—绝缘套、3—金属柱、4—导线、5—取样电阻、6—示波器、7—直流稳压电源；
[0032]图3为本专利技术实施例的不同输出电流下的示波器测量电压示意图；
[0033]图4为本专利技术实施例的采用探针系统测量得到的空心阴极地面试验羽流情况下的低温等离子体电位二维分布图。
具体实施方式
[0034]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。
[0035]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。
[0036]如图1
‑
2所示，本专利技术提供了如下方案：一种用于低温等离子体电位诊断的探针系统，包括：
[0037]低温等离子体接触装置、电位转移装置、电流输出装置和电压测量装置；
[0038]低温等离子体接触装置、电位转移装置、电流输出装置依次相连；电位转移装置与电压测量装置并联连接；
[0039]低温等离子体接触装置用于放置在低温等离子体待诊断区域，形成等离子体鞘层；
[0040]电位转移装置用于对低温等离子体接触装置的悬浮电位进行转移；
[0041]电流输出装置用于输出电流，稀释等离子体鞘层效应；
[0042]电压测量装置用于测量电位转移装置的电压值，即低温等离子体的电位。
[0043]进一步地，低温等离子体接触装置包括：金属丝，金属丝采用低逸出功、耐高温材料。
[0044]进一步地，金属丝为U型结构。
[0045]进一步地，电位转移装置包括：
[0046]绝缘套、若干个金属柱、导线和若干个取样电阻；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于低温等离子体电位诊断的探针系统，其特征在于，包括：低温等离子体接触装置、电位转移装置、电流输出装置和电压测量装置；所述低温等离子体接触装置、所述电位转移装置、所述电流输出装置依次相连；所述电位转移装置与所述电压测量装置并联连接；所述低温等离子体接触装置用于放置在低温等离子体待诊断区域，形成等离子体鞘层；所述电位转移装置用于对所述低温等离子体接触装置的悬浮电位进行转移；所述电流输出装置用于输出电流，稀释等离子体鞘层效应；所述电压测量装置用于测量所述电位转移装置的电压值，即低温等离子体的电位。2.根据权利要求1所述的用于低温等离子体电位诊断的探针系统，其特征在于，所述低温等离子体接触装置包括：金属丝，所述金属丝采用低逸出功、耐高温材料。3.根据权利要求2所述的用于低温等离子体电位诊断的探针系统，其特征在于，所述金属丝为U型结构。4.根据权利要求2所述的用于低温等离子体电位诊断的探针系统，其特征在于，所述电位转移装置包括：绝缘套、若干个金属柱、导线和若干个取样电阻；所述金属柱与...

【专利技术属性】
技术研发人员：田丰，苗龙，梁福文，何梓豪，王晓宇，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：