CN2171114Y - 等离子体探针诊断实验仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种等离子体诊断装置，特别适 用于高等学校等离子体诊断实验场合。它由直流高 压电源、气体放电管及探针诊断测试系统构成。其中 气体放电管为一个圆柱形玻璃密封空间，由三组探针 并排排列在里面，放电管两端与直流高压电源联接。 该装置既可作双探针测试又可作单探针测试。该装 置体积小，便于操作，制造成本低，功能齐全。

Description

本实用新型涉及一种等离子体诊断装置，特别适用于高等学校等离子体诊断实验场合。

近年来，等离子体获得惊人发展，它渗透到各个高技术领域，已引起人们广泛重视，影响等离子体性质的主要参量是电子、离子的密度，电子温度，等离子体频率和穗拜长度等。中国专利《钟罩式等离子体探针诊断装置》（专利号91217330.0）就是用来诊断上述参数的一种现代化装置，但是，该装置由于构成复杂，体积大，需抽气装置包括机械泵、各种阀门、管道、真空计及进气系统等原因，且成本高而难以推广。

针对上述现有技术存在的缺点，本实用新型的目的是提供一种体积小，便于操作的单，双探针装置，诊断等离子体中电子、离子的密度、电子温度，等离子体频率和德拜长度的实验仪。

本实用新型通过以下技术措施实施，它由直流高压电源Ⅲ、封有探针的气体放电管Ⅱ和探针诊断测试系统Ⅰ三部分构成。所述气体放电管Ⅱ（如图2所示）为一个圆柱形玻璃密封空间，三组双探针并排排列，插在气体放电管Ⅱ半个放电空间内，开关C打到A可作为双探针，打到B可作为单探针，气体放电管Ⅱ的两端，在密封空间设有二个电极，它们分别与直流高压电源Ⅲ联接。所述探针是一种金属丝，部分被密封在气体放电管内，其余部分用玻璃绝缘，并与诊断测试系统（Ⅰ）联接。所述探针诊断测试系统（Ⅰ）（图3）的构成为，电流表1一端与探针相连，另一端与电压表2及可变电阻3联接，电压表2的另一端与保护电阻6和电流量程换挡5联接，5、6的另一端与3联接，可变电阻3的两端与电源4联接。

本实用新型的优点是：体积小，便于操作，制作难度不高，制造成本大大低于上述现有技术，既适合于双探针又适合于单探针的实验场合。

图1为电压V₀－电流I₀特性曲线。

图2为单、双探针等离子体诊断实验仪结构原理图。

图3为实验仪诊断测试系统电路图。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。用两根表面积相近的探针插入密封的等离子体中，在探针之间加上工作电压V₀（探针整体呈悬浮态），V₀从－100V至＋100V之间可变，在探针之间通过电流表连通。当两探针之间电压变化时，由于等离子体是导电的，在电流表中可测出流过探针的相应电流I₀，这样就可以获得一条探针两端的电压（V₀）－电流（I₀）曲线（如图1所示），通过电压－电流特性曲线的分析，可得到电子温度和离子密度的计算公式如下： $I_e=\frac{e(I_1-I_2)-1.7\mathrm{eFi}\÷V_0}{2\left(2\frac{{\mathrm{dI}}_0}{{\mathrm{dV}}_0}\right|I_0=0+F)K}$ (1)

其中 $F=\frac{1}{v}[\frac{I_D-I_C}{V_D-V_C}+\frac{I_B-I_A}{V_B-V_A}]$

$n_i=\frac{I_1-I_2}{2\mathrm{des}}\left(\frac{m_i}{2k{T}_e}\right)\frac{1}{2}$ (2)

式中I₁、I₂为离子饱和电流，α系数为0.4，s是探针的表面积，e为电子量，m₁为离子质量，k为波耳兹曼常数，I_A、I_B、I_C、I_D、V_A、V_B、V_C、V_D分别为A、B、C、D各点的电流和电压值。通过式（1）和（2）即可获得电子温度T_e和离子密度n_i。由于T_e和n_i可计算电子、离子的振荡频率和德拜长度。

Claims (1)

1、一种等离子体探针诊断实验仪，带有直流高压电源，其特征为它由气体放电管(Ⅱ)和探针诊断测试系统(Ⅰ)构成，所述气体放电管为一个圆柱形玻璃密封空间，由三组双探针并排排列，插在气体放电管(Ⅱ)的半个放电空间内，气体放电管(Ⅱ)的两端，在密封空间内设有二个电极，它分别与直流高压电源(Ⅲ)联接，所述探针是一种金属丝，部分被密封在气体放电管内，其余部分用玻璃绝缘，并与诊断测试系统(Ⅰ)联接，所述探针诊断测试系统(Ⅰ)的构成为，电流表(1)一端与探针相联，另一端与电压表(2)及可变电阻(3)联接，电压表(2)的另一端与保护电阻(6)和电流量程换档(5)联接，(5)、(6)的另一端与(3)联接，可变电阻(3)的两端与电源(4)联接。