CN113066591B - 一种测量等离子体极向速度与湍流输运的静电探针阵列 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量等离子体极向速度与湍流输运的静电探针阵列，其涉及磁约束核聚变技术领域，该静电探针阵列主要是将多个悬浮电位探针、双探针及马赫探针设置在不同高度的台阶上并按阵列形式进行排布，通过多个探针的不同组合方式，以实现对磁约束核聚变装置等离子体的极向速度、湍流动量输运、湍流粒子输运及湍流热输运的同时测量。

Description

一种测量等离子体极向速度与湍流输运的静电探针阵列

技术领域

本发明涉及磁约束核聚变技术领域，具体涉及一种测量等离子体极向速度与湍流输运的静电探针阵列。

背景技术

能源对于人类社会的可持续发展至关重要。可控核聚变能以其储量丰富、环境友好、固有安全和热值高等突出优势受到全世界范围的高度重视。根据Lawson判据，为发生聚变反应，等离子体必须实现足够高的温度、密度和能量约束时间。而磁约束核聚变装置，利用强磁场对等离子体进行约束，是未来受控核聚变能实现商用化的备选方案。对于磁约束核聚变装置而言，一个关键的科学问题是如何降低由等离子体微观湍流引起的径向输运(称为湍流输运)水平，从而提升等离子体约束性能。大量研究表明，湍流输运和等离子体极向旋转之间的相互作用对改善约束具有重要作用。一方面，当极向旋转速度的径向梯度增强时，湍流粒子输运和湍流热输运降低；另一方面，当湍流动量输运的径向梯度不为0时，可以驱动等离子体极向旋转。因此，对等离子体极向速度与湍流输运(包括湍流动量输运、湍流粒子输运、湍流热输运)进行同时测量是非常重要的。

目前，磁约束核聚变装置广泛采用静电探针阵列对等离子体物理参数进行测量。但现有磁约束核聚变装置上使用的静电探针阵列由于探针排布的固有缺陷，通常只能对极向速度、湍流动量输运、湍流粒子输运及湍流热输运中的1-2个物理量进行测量，无法实现对等离子体极向速度和湍流输运(湍流动量输运、湍流粒子输运及湍流热输运)的同时测量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有磁约束核聚变装置上的静电探针阵列无法对等离子体极向速度和湍流输运(包括湍流动量输运、湍流粒子输运、湍流热输运)进行同时测量，因此，本发明提供一种测量等离子体极向速度与湍流输运的静电探针阵列，将多个悬浮电位探针、双探针及马赫探针设置在不同高度的台阶上并按阵列形式进行排布，通过多个探针的不同组合方式，实现对等离子体极向速度、湍流动量输运、湍流粒子输运、及湍流热输运的同时测量。

本发明通过下述技术方案实现：

一种测量等离子体极向速度与湍流输运的静电探针阵列，包括设置在等离子体中的静电探针阵列；

所述静电探针阵列包括第一双探针、第二双探针、第一悬浮电位探针、第二悬浮电位探针、第三悬浮电位探针、第四悬浮电位探针、第五悬浮电位探针、第一马赫探针和第二马赫探针；

其中，第一双探针和第一悬浮电位探针设置在基准面中且突出所述基准面；第二悬浮电位探针和第三悬浮电位探针设置在第一台阶中且突出所述第一台阶；第四悬浮电位探针、第五悬浮电位探针和第二双探针设置在第二台阶中且突出所述第二台阶；第一马赫探针设置在所述第二台阶上的凹槽中；第二马赫探针设置在第三台阶上的凹槽中；所述第二台阶上的凹槽和所述第三台阶上的凹槽的开口方向与环向磁场方向平行且二者的开口方向相背；

第一双探针、第二双探针、第一悬浮电位探针、第二悬浮电位探针、第三悬浮电位探针、第四悬浮电位探针、第五悬浮电位探针突出所在台阶的高度与第一马赫探针和第二马赫探针突出所在凹槽底部的高度相等，且所述第一马赫探针和所述第二马赫探针不突出各自所在的台阶；

所述第一台阶、所述第二台阶和所述第三台阶依次设置在所述基准面上，且所述第一台阶的厚度低于所述第二台阶的厚度，所述第三台阶的厚度等于所述第二台阶的厚度。

进一步地，所述静电探针阵列包括两组2行×3列静探针阵列，分别为第一阵列和第二阵列；其中，第一阵列的行与第二阵列的行交替设置，第一阵列的列和第二阵列的列错位设置；每一阵列中的探针从左到右从上到下依次设置；

其中，第一阵列包括第一双探针、第二悬浮电位探针、第三悬浮电位探针和第二双探针；所述第一双探针中的一个探针位于所述第一阵列中的第1行第3列，所述第一双探针中的另一个探针位于所述第一阵列中的第2行第3列；所述第二悬浮电位探针位于所述第一阵列中的第1行第2列，所述第三悬浮电位探针位于所述第一阵列中的第2行第2列；所述第二双探针中的一个探针位于所述第一阵列中的第1行第1列，所述第二双探针中的另一个探针位于所述第一阵列中的第2行第1列；

第二阵列包括第一悬浮电位探针、第二马赫探针、第四悬浮电位探针、第五悬浮电位探针和第一马赫探针；所述第一悬浮电位探针位于所述第二阵列中的第1行第3列，所述第二马赫探针位于所述第二阵列中的第2行第3列，所述第四悬浮电位探针位于所述第二阵列中的第1行第2列，所述第五悬浮电位探针位于所述第二阵列中的第2行第2列，所述第一马赫探针位于所述第二阵列中的第2行第1列。

进一步地，所述第四悬浮电位探针、所述第五悬浮电位探针和所述第二双探针，用于测量等离子体的湍流粒子输运和湍流热输运；

所述第一悬浮电位探针、所述第二悬浮电位探针、所述第三悬浮电位探针和所述第四悬浮电位探针，用于测量等离子体的湍流动量输运；

所述第一双探针、所述第一悬浮电位探针、所述第一马赫探针、所述第二马赫探针、所述第四悬浮电位探针和所述第二双探针，用于测量等离子体的极向速度。

进一步地，所述静电探针阵列中的第一双探针和第一悬浮电位探针设置在基准面上的通孔中且突出所述基准面；第二悬浮电位探针和第三悬浮电位探针设置在第一台阶上的通孔中且突出所述第一台阶；第四悬浮电位探针、第五悬浮电位探针和第二双探针设置在第二台阶上的通孔中且突出所述第二台阶；第一马赫探针设置在所述第二台阶的凹槽内的通孔中；第二马赫探针设置在第三台阶的凹槽内的通孔中，所述凹槽为U型凹槽。

进一步地，所述静电探针阵列中的所有探针均为石墨探针，所述石墨探针为圆柱形，直径为2mm。

进一步地，所述通孔为圆形通孔；设置在所述通孔中的探针与所述圆形通孔同轴且所述圆形通孔的直径大于所述探针的直径。

进一步地，所述第一台阶的厚度为所述第二台阶的厚度的1/2。

进一步地，以环向磁场方向作为环向

电子逆磁漂移方向作为极向θ、垂直于环向

且垂直于极向θ的方向作为径向r建立局部极坐标系

所述第二台阶上的凹槽和所述第三台阶上的凹槽在同一径向位置和同一极向位置且在环向方向基于第五悬浮电位探针对称设置。

进一步地，所述第二台阶上的凹槽的深度为所述第二台阶的厚度的1/2；所述第三台阶上的凹槽的深度为所述第三台阶的厚度的1/2。

进一步地，所述第一台阶、所述第二台阶、所述第三台阶和所述基准面为石墨材料，与所述石墨探针绝缘。

本发明提供的一种测量等离子体极向速度与湍流输运的静电探针阵列，通过设置不同台阶高度，并在不同高度的台阶上按照阵列形式对多个悬浮电位探针、双探针及马赫探针进行排列组合，实现对等离子体的极向速度与湍流输运的同时测量。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明一种测量等离子体极向速度与湍流输运的静电探针阵列的示意图。

附图标记：

1-第一双探针；2-第一悬浮电位探针；3-第二马赫探针；4-第二悬浮电位探针；5-第三悬浮电位探针；6-第四悬浮电位探针；7-第五悬浮电位探针；8-第二双探针；9-第一马赫探针；10-基准面；11-第一台阶；12-第二台阶；13-第三台阶。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1所示，以环向磁场方向作为环向

电子逆磁漂移方向作为极向θ、垂直于环向

且垂直于极向θ的方向作为径向r建立局部极坐标系

本发明提供一种测量等离子体极向速度与湍流输运的静电探针阵列，包括设置在等离子体中的静电探针阵列，以实现对等离子体极向速度与湍流输运的同时测量。其中，湍流输运包括湍流动量输运、湍流粒子输运和湍流热输运。

本实施例中的静电探针阵列包括两组双探针、一组马赫探针和五个悬浮电位探针。其中，双探针为伸入等离子体中的两根完全相同的探针，两根探针之间施加外部电压，双探针电路流过的电流为离子饱和电流I_si＝(φ_--φ₊)/R_s，其中，R_s为采样电阻，φ_-为采样电阻靠近正偏压侧的电位，φ₊为采样电阻远离正偏压侧的电位。马赫探针为伸入等离子体中的在环向上排布的可测量环向马赫数的两根探针，探针之间用挡板隔开，各自施加外部负偏压，可测量该方向的马赫数M＝0.6ln(I_si，u/I_si，d)，其中，I_si，u为上游探针收集的电流，I_si，d为下游探针收集的电流。悬浮电位探针为伸入等离子体中的一根探针，探针表面的对地电位为悬浮电位φ_f。

具体地，如图1所示，两组双探针为第一双探针1、第二双探针8、第一悬浮电位探针2、第二悬浮电位探针4、第三悬浮电位探针5、第四悬浮电位探针6、第五悬浮电位探针7、第一马赫探针9和第二马赫探针3。

其中，第一双探针1和第一悬浮电位探针2设置在基准面10中且突出基准面10；第二悬浮电位探针4和第三悬浮电位探针5设置在第一台阶11中且突出第一台阶11；第四悬浮电位探针6、第五悬浮电位探针7和第二双探针8设置在第二台阶12中且突出第二台阶12。将上述探针设置在通孔中以固定探针。

由于马赫探针之间需要用挡板隔开，因此，本实施例中将第一马赫探针9设置在第二台阶12上的凹槽中；第二马赫探针3设置在第三台阶13上的凹槽中；为保证马赫探针对等离子体进行有效测量，将第二台阶上的凹槽和第三台阶上的凹槽设置在同一径向位置和同一极向位置且在环向方向基于第五悬浮电位探针7对称设置，上述两个凹槽的开口方向与环向磁场方向平行且二者的开口方向相背。

具体地，为保证测量效果，本实施例将静电探针阵列中的第一双探针1、第二双探针8、第一悬浮电位探针2、第二悬浮电位探针4、第三悬浮电位探针5、第四悬浮电位探针6、第五悬浮电位探针7突出所在台阶的高度与第一马赫探针9和第二马赫探针3突出所在凹槽底部的高度相等，且第一马赫探针9和第二马赫探针3不突出各自所在的台阶。

进一步地，第一台阶11、第二台阶12和第三台阶13依次设置在基准面10上，且第一台阶11的厚度低于第二台阶12的厚度，具体地，本实施例将第一台阶11的厚度设置为第二台阶12的厚度的1/2；第三台阶13的厚度等于第二台阶12的厚度。此外，第二台阶12上的凹槽的深度为第二台阶12的厚度的1/2；第三台阶13上的凹槽的深度为第三台阶13的厚度的1/2。

对应上述设置的厚度分别举例说明：如第一台阶11的厚度为2.5mm，则第二台阶12和第三台阶13的厚度为5mm，凹槽的深度为2.5mm，第一双探针1和第一悬浮电位探针2突出基准面10的高度为2mm，第一马赫探针9、第二马赫探针3、第二悬浮电位探针4和第三悬浮电位探针5突出基准面10的高度为4.5mm，其中，第一马赫探针9和第二马赫探针3突出凹槽底面的高度为2mm，没有超过凹槽的深度2.5mm，第四悬浮电位探针6、第五悬浮电位探针7和第二双探针8突出基准面10的高度为7mm。

通过上述设计，将不同台阶设置为不同高度，可以使伸出台阶的探针不在环向上相互遮挡，有效避免探针之间产生电弧，且可以避免在极向上排列过多探针而导致探针测量的物理量不在同一极向位置。另外，本实施例需要利用不同高度台阶(对应不同径向位置)上的探针组合来实现对等离子体极向速度和湍流动量输运的测量。

进一步地，本实施例中的静电探针阵列包括两组2行×3列静探针阵列，分别为第一阵列和第二阵列；请再次参阅附图1，其中，第一阵列的行与第二阵列的行交替设置，第一阵列的列和第二阵列的列错位设置；每一阵列中的探针从左到右从上到下依次设置；

其中，第一阵列包括第一双探针1、第二悬浮电位探针4、第三悬浮电位探针5和第二双探针8；第一双探针1中的一个探针位于第一阵列中的第1行第3列，第一双探针1中的另一个探针位于第一阵列中的第2行第3列；第二悬浮电位探针4位于第一阵列中的第1行第2列，第三悬浮电位探针5位于第一阵列中的第2行第2列；第二双探针8中的一个探针位于第一阵列中的第1行第1列，第二双探针8中的另一个探针位于第一阵列中的第2行第1列；

第二阵列包括第一悬浮电位探针2、第二马赫探针3、第四悬浮电位探针6、第五悬浮电位探针7和第一马赫探针9；第一悬浮电位探针2位于第二阵列中的第1行第3列，第二马赫探针3位于第二阵列中的第2行第3列，第四悬浮电位探针6位于第二阵列中的第1行第2列，第五悬浮电位探针7位于第二阵列中的第2行第2列，第一马赫探针9位于第二阵列中的第2行第1列。

进一步地，结合极向上分开的两个悬浮电位探针(即第二悬浮电位探针4和第三悬浮电位探针5)和径向上分开的两个悬浮电位探针(即第一悬浮电位探针2和第四悬浮电位探针6)，测量湍流动量输运

其中，

表示径向速度的扰动，

表示极向速度的扰动，<·>表示系综平均，

表示悬浮电位的扰动，

表示极向梯度，

表示径向梯度，

表示环向磁场。

结合一组双探针(即第二双探针8)和一个悬浮电位探针(即第四悬浮电位探针6)，测量第二台阶12对应的径向位置处的电子温度T＝(φ₊-φ_f)/ln2、等离子体空间电位φ_p＝φ_f+αT、以及电子密度

其中，φ₊表示双探针采样电阻远离正偏压侧的电位，φ_f表示悬浮电位，α表示鞘层电位降系数，I_si表示离子饱和电流，e表示电子电荷量，A_eff表示探针有效收集面积，Z表示离子电荷数，K表示玻尔兹曼常数，m_i表示离子的质量。

结合一组双探针(即第二双探针8)及极向上分开的两个悬浮电位探针(即第四悬浮电位探针6和第五悬浮电位探针7)，测量湍流粒子输运

及湍流热输运

其中，

表示电子密度的扰动，

表示径向速度的扰动，

表示极向梯度，

表示悬浮电位的扰动，

表示环向磁场，T表示电子温度，n表示电子密度，

表示电子温度的扰动。

结合一组双探针(即第二双探针8)和一个悬浮电位探针(即第四悬浮电位探针6)，测量第二台阶12对应的径向位置处的电子温度、等离子体空间电位、及电子密度；结合一组双探针(即第一双探针1)和一个悬浮电位探针(即第一悬浮电位探针2)，测量基准面10对应的径向位置处的电子温度、等离子体空间电位、及电子密度。从而，可由等离子体空间电位的径向梯度得到径向电场

其中，

表示求径向梯度，φ_p表示等离子体空间电位。

对第二台阶12对应的径向位置处的电子温度和基准面10对应的径向位置处的电子温度求平均，可得到第一台阶11对应的径向位置处的电子温度；对第二台阶12对应的径向位置处的电子密度和基准面10对应的径向位置处的电子密度求平均，可得到第一台阶11对应的径向位置处的电子密度。

结合一组马赫探针(即第一马赫探针9和第二马赫探针3)、两组双探针(即第一双探针1和第二双探针8)、和两个悬浮电位探针(即第一悬浮电位探针2和第四悬浮电位探针6)，测量等离子体环向流速

其中，M表示马赫数，Z表示离子电荷数，K表示玻尔兹曼常数，T表示第一台阶11对应的径向位置处的电子温度，m_i表示离子的质量。

结合一组马赫探针(即第一马赫探针9和第二马赫探针3)、两组双探针(即第一双探针1和第二双探针8)、和悬浮电位探针(即第一悬浮电位探针2和第四悬浮电位探针6)，可由磁约束等离子体的径向力平衡方程

计算等离子体的极向速度

其中，

表示求径向梯度，K表示玻尔兹曼常数，T表示第一台阶11对应的径向位置处的电子温度，n表示第一台阶11对应的径向位置处的电子密度，Z表示离子电荷数，e表示电子电荷量，

表示等离子体环向流速，B_θ表示极向磁场，E_r表示径向电场，

表示环向磁场。

具体地，为方便理解，以图1中设置的坐标系为例具体说明：其中，第一台阶11为图中的长方形台阶，第二台阶12为图中的L型台阶，第三台阶为图中的正方形台阶。极向排布的一组双探针8及两个在极向上分布的悬浮电位探针6和7设置在L型台阶上的同一径向位置，用于测量等离子体的湍流粒子输运和湍流热输运；设置在长方形台阶上的在极向上分开的两个悬浮电位探针4和5所在的几何中心与在径向上分开的分别设置在L型台阶上的第四悬浮电位探针6和设置在基准面上的第一悬浮电位探针2对应的几何中心重合，用于测量等离子体的湍流动量输运；设置在L型台阶上的凹槽中的第一马赫探针9、设置在正方向台阶上的凹槽中的第二马赫探针3、不同径向位置的基准面上的双探针1和L型台阶上的双探针8及不同径向位置的基准面上的第一悬浮电位探针2和L型台阶上的第四悬浮电位探针6，用于测量等离子体的极向速度；以满足磁约束核聚变装置上同时测量等离子体极向速度与湍流输运的使用需求。

进一步地，静电探针阵列中的所有探针均为石墨探针，石墨探针为圆柱形，以保证探针的收集面积最大化。本实施例将石墨探针的直径设置为2mm，一方面能保证探针尺寸远大于离子及电子回旋半径，从而使探针测量不受离子及电子回旋运动的影响，另一方面，在满足上述条件下，探针尺寸较小，排列紧凑，可提高空间分辨率。

将基准面、第一台阶、第二台阶和第三台阶上的通孔设置为圆形通孔，以使探针与圆形通孔同轴。本实施例将圆形通孔的直径设置为大于上述石墨探针的直径(例如石墨探针的直径设置为2mm，圆形通孔的直径设置为3.5mm)，保证石墨探针与石墨壳之间是绝缘的。

进一步地，第一台阶11、第二台阶12、第三台阶13和基准面1为石墨材料，与石墨探针绝缘。

以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种测量等离子体极向速度与湍流输运的静电探针阵列，其特征在于，包括设置在等离子体中的静电探针阵列；

所述静电探针阵列包括第一双探针(1)、第二双探针(8)、第一悬浮电位探针(2)、第二悬浮电位探针(4)、第三悬浮电位探针(5)、第四悬浮电位探针(6)、第五悬浮电位探针(7)、第一马赫探针(9)和第二马赫探针(3)；

其中，第一双探针(1)和第一悬浮电位探针(2)设置在基准面(10)中且突出所述基准面(10)；第二悬浮电位探针(4)和第三悬浮电位探针(5)设置在第一台阶(11)中且突出所述第一台阶(11)；第四悬浮电位探针(6)、第五悬浮电位探针(7)和第二双探针(8)设置在第二台阶(12)中且突出所述第二台阶(12)；第一马赫探针(9)设置在所述第二台阶(12)上的凹槽中；第二马赫探针(3)设置在第三台阶(13)上的凹槽中；所述第二台阶(12)上的凹槽和所述第三台阶(13)上的凹槽的开口方向与环向磁场方向平行且二者的开口方向相背；

第一双探针(1)、第二双探针(8)、第一悬浮电位探针(2)、第二悬浮电位探针(4)、第三悬浮电位探针(5)、第四悬浮电位探针(6)、第五悬浮电位探针(7)突出所在台阶的高度与第一马赫探针(9)和第二马赫探针(3)突出所在凹槽底部的高度相等，且所述第一马赫探针(9)和所述第二马赫探针(3)不突出各自所在的台阶；

且所述第一台阶(11)的厚度低于所述第二台阶(12)的厚度，所述第三台阶(13)的厚度等于所述第二台阶(12)的厚度；

所述静电探针阵列包括两组2行×3列静探针阵列，分别为第一阵列和第二阵列；其中，第一阵列的行与第二阵列的行交替设置，第一阵列的列和第二阵列的列错位设置；每一阵列中的探针从左到右从上到下依次设置；

其中，第一阵列包括第一双探针(1)、第二悬浮电位探针(4)、第三悬浮电位探针(5)和第二双探针(8)；所述第一双探针(1)中的一个探针位于所述第一阵列中的第1行第3列，所述第一双探针(1)中的另一个探针位于所述第一阵列中的第2行第3列；所述第二悬浮电位探针(4)位于所述第一阵列中的第1行第2列，所述第三悬浮电位探针(5)位于所述第一阵列中的第2行第2列；所述第二双探针(8)中的一个探针位于所述第一阵列中的第1行第1列，所述第二双探针(8)中的另一个探针位于所述第一阵列中的第2行第1列；

第二阵列包括第一悬浮电位探针(2)、第二马赫探针(3)、第四悬浮电位探针(6)、第五悬浮电位探针(7)和第一马赫探针(9)；所述第一悬浮电位探针(2)位于所述第二阵列中的第1行第3列，所述第二马赫探针(3)位于所述第二阵列中的第2行第3列，所述第四悬浮电位探针(6)位于所述第二阵列中的第1行第2列，所述第五悬浮电位探针(7)位于所述第二阵列中的第2行第2列，所述第一马赫探针(9)位于所述第二阵列中的第2行第1列；

所述第四悬浮电位探针(6)、所述第五悬浮电位探针(7)和所述第二双探针(8)，用于测量等离子体的湍流粒子输运和湍流热输运；

所述第一悬浮电位探针(2)、所述第二悬浮电位探针(4)、所述第三悬浮电位探针(5)和所述第四悬浮电位探针(6)，用于测量等离子体的湍流动量输运；

所述第一双探针(1)、所述第一悬浮电位探针(2)、所述第一马赫探针(9)、所述第二马赫探针(3)、所述第四悬浮电位探针(6)和所述第二双探针(8)，用于测量等离子体的极向速度。

2.根据权利要求1所述的一种测量等离子体极向速度与湍流输运的静电探针阵列，其特征在于，所述静电探针阵列中的第一双探针(1)和第一悬浮电位探针(2)设置在基准面(10)上的通孔中且突出所述基准面(10)；第二悬浮电位探针(4)和第三悬浮电位探针(5)设置在第一台阶(11)上的通孔中且突出所述第一台阶(11)；第四悬浮电位探针(6)、第五悬浮电位探针(7)和第二双探针(8)设置在第二台阶(12)上的通孔中且突出所述第二台阶(12)；第一马赫探针(9)设置在所述第二台阶(12)的凹槽内的通孔中；第二马赫探针(3)设置在第三台阶(13)的凹槽内的通孔中，所述凹槽为U型凹槽。

3.根据权利要求2所述的一种测量等离子体极向速度与湍流输运的静电探针阵列，其特征在于，所述静电探针阵列中的所有探针均为石墨探针，所述石墨探针为圆柱形，直径为2mm。

4.根据权利要求3所述的一种测量等离子体极向速度与湍流输运的静电探针阵列，其特征在于，所述通孔为圆形通孔；设置在所述通孔中的探针与所述圆形通孔同轴且所述圆形通孔的直径大于所述探针的直径。

5.根据权利要求1所述的一种测量等离子体极向速度与湍流输运的静电探针阵列，其特征在于，所述第一台阶(11)的厚度为所述第二台阶(12)的厚度的1/2。

6.根据权利要求1所述的一种测量等离子体极向速度与湍流输运的静电探针阵列，其特征在于，以环向磁场方向作为环向

电子逆磁漂移方向作为极向θ、垂直于环向

且垂直于极向θ的方向作为径向r建立局部极坐标系

所述第二台阶(12)上的凹槽和所述第三台阶(13)上的凹槽在同一径向位置和同一极向位置且在环向方向基于第五悬浮电位探针(7)对称设置。

7.根据权利要求6所述的一种测量等离子体极向速度与湍流输运的静电探针阵列，其特征在于，

所述第二台阶(12)上的凹槽的深度为所述第二台阶(12)的厚度的1/2；所述第三台阶(13)上的凹槽的深度为所述第三台阶(13)的厚度的1/2。

8.根据权利要求3所述的一种测量等离子体极向速度与湍流输运的静电探针阵列，其特征在于，所述第一台阶(11)、所述第二台阶(12)、所述第三台阶(13)和所述基准面(10)为石墨材料，与所述石墨探针绝缘。

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