CN101576596A - 一种狭缝放电等离子体动态均匀性的检测方法 - Google Patents

一种狭缝放电等离子体动态均匀性的检测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101576596A
CN101576596A CNA2009100747038A CN200910074703A CN101576596A CN 101576596 A CN101576596 A CN 101576596A CN A2009100747038 A CNA2009100747038 A CN A2009100747038A CN 200910074703 A CN200910074703 A CN 200910074703A CN 101576596 A CN101576596 A CN 101576596A
Authority
CN
China
Prior art keywords
discharge
plasma
slot discharging
plasmas
detection method
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2009100747038A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101576596B (zh
Inventor
董丽芳
张彦召
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hebei University
Original Assignee
Hebei University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hebei University filed Critical Hebei University
Priority to CN2009100747038A priority Critical patent/CN101576596B/zh
Publication of CN101576596A publication Critical patent/CN101576596A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101576596B publication Critical patent/CN101576596B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

本发明涉及到一种狭缝放电等离子体动态均匀性的检测方法，其特征包括如下步骤：A.一个狭缝放电装置产生放电等离子体；B.放电等离子体发出的光经透镜成像后，用带有孔径为a的光阑的接收屏接收；C.光阑后设置光电倍增管，来探测等离子体区域面积的发光信号，光信号转换成电信号后由数字示波器记录；D.根据记录的光信号，计算在放电电压每半周期内，放电的次数，分析发光的等离子体区的放电丝数与放电面积的关系来确定等离子体是否达动态的均匀。本发明的检测方法对微等离子体在工业方面的应用具有重要意义。

Description

一种狭缝放电等离子体动态均匀性的检测方法
技术领域
本发明涉及一种狭缝放电等离子体动态均匀性的检测方法，属于等离子体检测技术领域。
背景技术
众所周知，气体放电等离子体技术已广泛应用于众多工业领域。在很多应用(如材料处理、薄膜生长及刻蚀)中，为了达到更好的材料处理结果，通常要求等离子体是均匀的。但是，在大多数情况下放电产生的等离子体不均匀，尤其在大气压下更是难以实现均匀放电，只在某些特殊情况下(例如微间距的狭缝放电)能出现均匀放电。目前，对于放电均匀性的检测，通常的方法是肉眼观察或者用相机拍照。对于交流气体放电来说，这样得到的结果，实际上是一段时间积分的效果，并不能代表在每个外加电压周期内的放电情况。因此，这些方法不能用来检测动态均匀性。
发明内容
本发明的目的在于利用光电倍增管来检测狭缝放电等离子体的动态均匀性，通过分析放电的光脉冲数来确定在某一放电的区域内放电是否达到均匀。
本发明的目的是这样实现的：这种狭缝放电等离子体动态均匀性的检测方法，其特征包括如下步骤：
A、一个狭缝放电装置产生放电等离子体；
B、放电等离子体发出的光经透镜成像后，用带有孔径为a的光阑的接收屏接收；
C、光阑后设置光电倍增管，来探测等离子体区域面积的发光信号，光信号转换成电信号后由数字示波器记录；
所述的离子体区域面积S＝L×a/A，其中S：离子体区域面积，a：光阑孔径，A：成像放大倍数，L：等离子体区的宽度；
D、根据记录的光信号，计算在放电电压每半周期内，放电的次数，分析发光的等离子体区的放电丝数与放电面积的关系来确定等离子体是否达动态的均匀。
所述的狭缝放电等离子体动态均匀性的检测方法，步骤A所述的狭缝放电装置的基本结构是对称设置的两个密闭的管状电介质容器，里面充满水，容器内设置放电电极作为水电极，两个电介质容器柱面相对，留有放电狭缝，在电极上加上驱动电压，当升高电压，两个电极之间将发生击穿，在狭缝处形成等离子体区，产生放电等离子体。
所述的狭缝放电等离子体动态均匀性的检测方法，步骤A所述的狭缝放电装置狭缝大小的选择范围为100～300微米。
所述的狭缝放电等离子体动态均匀性的检测方法，步骤A所述的狭缝放电装置电介质容器内设置是形状对应的闭合环路放电电极引线，并与高压电源的高压端和接地端分别连接，放电频率选择40kHz，电压选择5.8～6.8kV。
所述的狭缝放电等离子体动态均匀性的检测方法，步骤A所述的狭缝放电装置两个电介质容器用螺旋测微计相连以调节放电狭缝。
本发明所涉及的狭缝放电等离子体动态均匀性的检测方法，是通过检测一个小的放电等离子体区内的放电丝能否布满放电区域来实现的。根据理论值，大气中每一次放电持续时间大约是几个纳秒，每个放电的流注，即放电丝的直径约为0.1mm。因为介质阻挡放电中新的放电丝的出现都是在两个旧的放电丝之间产生，这样如果检测的放电丝数目如果超过这一个区域能够容纳的数目的话，就认为放电丝在空间上达到了均匀分布。此种检测方法装置简单、易制作、好维护、使用方便且在工业领域具有广泛的应用前景。
附图说明
图1是狭缝放电等离子体动态均匀性的检测方法及装置的示意图
图2是图1中电介质容器的截面图
图中：
1、电介质容器  2、水  3、放电电极  4、螺旋测微计
5、电源  6、等离子体区  7、透镜  8、成像
9、带有光阑的接收屏  10、光电倍增管(PMT)  11、信号传输线
12、数字示波器
S、离子体区域面积  a、光阑孔径  A、成像放大倍数
L、等离子体区的宽度
具体实施方式
本发明图中所示，放电装置是由两个圆柱形玻璃(或石英)管状电介质容器1引入金属导线并在里面充满水2充当水电极3；两个玻璃(或石英)管用螺旋测微计4连接，以此来调节放电时狭缝的大小；从容器中引出的金属导线与电源5的两极连接，构成闭合的回路；当升高电压，两个电极之间将发生击穿，在狭缝处形成等离子体区6。当电压升高到一定程度时：狭缝为100微米时，电压为5.8kV；狭缝为200微米时，电压为6.1kV；狭缝为300微米时，电压为6.8kV，放电的等离子体区将呈现均匀放电。
此时将等离子体区6通过透镜7得到放大A倍的等离子体区的像8；然后用带有孔径为a光阑的接收屏9接收等离子体区的成像，在光阑的后面放置光电倍增管(PMT)10，用PMT来探测等离子体区某一个小区域内发光信号；本发明给出的实施例离子体区域面积：S＝L×a/A，其中S：离子体区域面积，a：光阑孔径，A：成像放大倍数，L：等离子体区6的宽度；
发光信号通过信号传输线11导入数字示波器12，用示波器记录放电电压的波形及PMT接收到的光脉冲信号。
通过记录的到波形及光脉冲信号，计算在放电电压每半周期内，放电的次数。根据放电丝在大气中的理论值，每一次放电持续时间大约是几个纳秒，每个放电的流注，即放电丝的直径约为0.1mm，那么在这个小的放电区域将会容纳S/0.1个放电丝，即在驱动电压的每半个周期之内的放电次数等于S/0.1个时，放电丝将均匀排列在放电区域。如果检测到的每半周的放电丝数目大于S/0.1时，放电区将达到动态的均匀，如果检测到的每半周的放电丝数目小于S/0.1时则认为是不均匀。
上述实施例中，光电倍增管(PMT)对光的灵敏度和时间响应都很高，采用光电倍增管(PMT)探测放电等离子体发出的光，将光信号转换为电信号后用数字示波器记录，这样就可以得到放电等离子体动态的发光特性。根据放电丝的理论值对记录下的信号进行分析，就可以得到某一小的区域内等离子体内部的放电次数(放电丝数目)，进而可以推断出放电等离子体在这一区域是否达到动态的均匀模式，对微等离子体在工业方面的应用具有重要意义。
本发明列举的实施例旨在更进一步地阐明这种狭缝放电等离子体动态均匀性的检测方法、组合装置及应用方向，而不对本发明的保护范围构成任何限制。

Claims (5)

1、一种狭缝放电等离子体动态均匀性的检测方法，其特征包括如下步骤：
A、一个狭缝放电装置产生放电等离子体；
B、放电等离子体发出的光经透镜(7)成像(8)后，用带有孔径为a的光阑的接收屏(9)接收；
C、光阑后设置光电倍增管(10)，来探测等离子体区域面积的发光信号，光信号转换成电信号后由数字示波器(12)记录；
所述的离子体区域面积S＝L×a/A，其中S：离子体区域面积，a：光阑孔径，A：成像放大倍数，L：等离子体区的宽度；
D、根据记录的光信号，计算在放电电压每半周期内，放电的次数，分析发光的等离子体区的放电丝数与放电面积的关系来确定等离子体是否达动态的均匀。
2、根据权利要求1所述的狭缝放电等离子体动态均匀性的检测方法，其特征包括：步骤A所述的狭缝放电装置的基本结构是对称设置的两个密闭的管状电介质容器(1)，里面充满水(2)，容器内设置放电电极(3)作为水电极，两个电介质容器柱面相对，留有放电狭缝，在电极上加上驱动电压，当升高电压，两个电极之间将发生击穿，在狭缝处形成等离子体区，产生放电等离子体。
3、根据权利要求2所述的狭缝放电等离子体动态均匀性的检测方法，其特征包括：步骤A所述的狭缝放电装置狭缝大小的选择范围为100～300微米。
4、根据权利要求2所述的狭缝放电等离子体动态均匀性的检测方法，其特征包括：步骤A所述的狭缝放电装置电介质容器内设置是形状对应的闭合环路放电电极引线，并与高压电源的高压端和接地端分别连接，放电频率选择40kHz，电压选择5.8～6.8kV。
5、根据权利要求2所述的狭缝放电等离子体动态均匀性的检测方法，其特征包括：步骤A所述的狭缝放电装置两个电介质容器用螺旋测微计(4)相连以调节放电狭缝。
CN2009100747038A 2009-06-10 2009-06-10 一种狭缝放电等离子体动态均匀性的检测方法 Expired - Fee Related CN101576596B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009100747038A CN101576596B (zh) 2009-06-10 2009-06-10 一种狭缝放电等离子体动态均匀性的检测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009100747038A CN101576596B (zh) 2009-06-10 2009-06-10 一种狭缝放电等离子体动态均匀性的检测方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101576596A true CN101576596A (zh) 2009-11-11
CN101576596B CN101576596B (zh) 2011-01-05

Family

ID=41271577

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009100747038A Expired - Fee Related CN101576596B (zh) 2009-06-10 2009-06-10 一种狭缝放电等离子体动态均匀性的检测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101576596B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102494765A (zh) * 2011-11-21 2012-06-13 哈尔滨工业大学 能够实时获得极紫外光辐射特性的极紫外光探测系统
CN103913985A (zh) * 2014-01-28 2014-07-09 大连海事大学 一种利用光-电时差测量等离子体天线开启时间的方法
CN105699359A (zh) * 2016-01-18 2016-06-22 大连理工大学 大气压空气中获取环状均匀等离子体的实验装置及方法
CN105938103A (zh) * 2015-03-04 2016-09-14 馗鼎奈米科技股份有限公司 等离子放电辉光的光学监控方法
CN110650577A (zh) * 2019-09-27 2020-01-03 北京石油化工学院 一种利用回音壁模式光学微腔的电离装置及方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7132672B2 (en) * 2004-04-02 2006-11-07 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Faraday dose and uniformity monitor for plasma based ion implantation
CN100434935C (zh) * 2006-12-28 2008-11-19 河北大学 一种产生具有三种折射率的等离子体光子晶体的方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102494765A (zh) * 2011-11-21 2012-06-13 哈尔滨工业大学 能够实时获得极紫外光辐射特性的极紫外光探测系统
CN103913985A (zh) * 2014-01-28 2014-07-09 大连海事大学 一种利用光-电时差测量等离子体天线开启时间的方法
CN103913985B (zh) * 2014-01-28 2016-08-17 大连海事大学 一种利用光-电时差测量等离子体天线开启时间的方法
CN105938103A (zh) * 2015-03-04 2016-09-14 馗鼎奈米科技股份有限公司 等离子放电辉光的光学监控方法
CN105699359A (zh) * 2016-01-18 2016-06-22 大连理工大学 大气压空气中获取环状均匀等离子体的实验装置及方法
CN110650577A (zh) * 2019-09-27 2020-01-03 北京石油化工学院 一种利用回音壁模式光学微腔的电离装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN101576596B (zh) 2011-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101576596B (zh) 一种狭缝放电等离子体动态均匀性的检测方法
US10962584B2 (en) Processing apparatus and method for detecting partial discharge pulses in the presence of noise signals
Bonaventura et al. Electric field determination in streamer discharges in air at atmospheric pressure
US9557423B2 (en) Direction sensitive neutron detector
CN104459507A (zh) 一种检测led芯片光学性能的多路检测系统
JP2016072229A (ja) フラッシュランプ劣化監視システムおよび方法
ATE376174T1 (de) Vorrichtung und verfahren zur charakterisierung von sphäroiden
Svarnas et al. On the reliable probing of discrete ‘plasma bullet’propagation
He et al. Formation of white-eye patterns with microdischarge in an air dielectric-barrier-discharge system
Ichiki et al. Investigation of three-dimensional characteristics of underwater streamer discharges
Fruth et al. Modelling of streamer discharges between insulating and conducting surfaces
JP7396787B2 (ja) 微小電流検出装置および微小電流検出方法
Murooka et al. Optoelectronic measurements of prebreakdown current in an air gap
CN111982394A (zh) X射线管的真空度测量装置、方法以及系统
Zeng-Qian et al. Temporal behaviour of micro-discharge in dielectric barrier discharges
CN110797749B (zh) 一种激光管的高压激发电路
Truong et al. Characterization of streamers in liquid nitrogen under AC voltages using UHF techniques
CN103884690A (zh) 一维纳米结构三维方向微区光伏与发光表征系统及方法
Yang et al. Analysis of the photoelectric characteristic of patterns in dielectric barrier discharge
JP2000356664A (ja) 電極のアレイを試験するための装置及び方法
US20160155601A1 (en) Antenna arrangement
Dong et al. Spatiotemporal dynamics of discharge filaments in dielectric barrier discharges
Yang et al. Correlation between optical signals and partial discharge quantity at needle-plate electrode
Qian et al. Performance measurement of phosphor screens used in optoelectronic image devices
KR100586790B1 (ko) 발광셀 누설전류 검출방법과 이를 이용한 발광셀 어레이검사방법 및 장치

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20110105

Termination date: 20110610