SU1343338A1 - Measuring device - Google Patents

Measuring device Download PDF

Info

Publication number
SU1343338A1
SU1343338A1 SU854021593A SU4021593A SU1343338A1 SU 1343338 A1 SU1343338 A1 SU 1343338A1 SU 854021593 A SU854021593 A SU 854021593A SU 4021593 A SU4021593 A SU 4021593A SU 1343338 A1 SU1343338 A1 SU 1343338A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
output
plasma
differential
input
inputs
Prior art date
Application number
SU854021593A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Наталья Николаевна Глотова
Александр Федорович Катков
Константин Николаевич Петров
Original Assignee
Институт Проблем Моделирования В Энергетике Ан Усср
Предприятие П/Я Г-4461
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 Институт Проблем Моделирования В Энергетике Ан Усср, Предприятие П/Я Г-4461 filed Critical Институт Проблем Моделирования В Энергетике Ан Усср
Priority to SU854021593A priority Critical patent/SU1343338A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1343338A1 publication Critical patent/SU1343338A1/en

Links

Landscapes

  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и позвол ет автоматизировать измерение ионного тока насыщени  и температуры электронов плазмы . Линейно измен ющийс  сигнал от генератора 1 линейно измен ющегос  напр жени  подаетс  на электрический зонд 21. Дифференщ1альные усилители 6 и 8 вьщают сигналы, пропорционапь- ные ионному и результирующему токам плазмы, дифференциальный усилитель 7 вырабатьшает сигнал, пропорциональный электронному току плазмы, далее этот сигнал логарифмируетс  (блок 10) , дифференцируетс  (блок 11), масштабируетс  (блок I2) и передаетс  на устройство 22 регистрации, где отображаютс  две величины: ионньш ток насыщени  и температура электронов плазмы, 1 ил. с Ф (Л с: DO 4 00 СО 00 00The invention relates to a measurement technique and allows the automation of the measurement of the ion saturation current and the temperature of the plasma electrons. The linearly varying signal from the generator 1, the linearly varying voltage is applied to the electric probe 21. Differential amplifiers 6 and 8 amplify signals proportional to the ion and resulting plasma currents, the differential amplifier 7 produces a signal proportional to the electron current of the plasma, further this signal logarithm (block 10), differentiated (block 11), scaled (block I2) and transmitted to the recorder 22, where two values are displayed: the ion saturation current and the temperature of the plasma electrons, 1 and . with F (L with: DO 4 00 CO 00 00

Description

Изобретение относитс  к усгройст- вам дл  измерени  параметров плазмы, в частности дл  определени  ионного тока насыщени  и температуры электронов при диагностике и прин тии решений в процессах управлени  низкотемпературной плазмой, и может быть использовано дл  контрол  технологических процессов при производстве интегральных схем, а также в экспериментальной физике дл  проведени  экспериментов с низкотемпературной плазмой .The invention relates to methods for measuring plasma parameters, in particular for determining the ionic saturation current and temperature of electrons in diagnostics and decision making in low-temperature plasma control processes, and can be used to control technological processes in the manufacture of integrated circuits, as well as in experimental physics for conducting experiments with low-temperature plasma.

Цель изобретени  - расширение класса решаемых задач за счет определени  ионного тока насыщени  и температуры электронов плазмы.The purpose of the invention is to expand the class of problems to be solved by determining the ion saturation current and the temperature of the plasma electrons.

На чертеже изображена функциональна  схема предлагаемого устройства.The drawing shows a functional diagram of the proposed device.

Устройство содержит генератор 1 линейно измен ющегос  напр жени , первый 2 и второй 3 диоды, первьй 4 и второй 5 резисторы, первый дифЛе- ренциальньп усилитель 6, третий диф- ферен1Х 1альный усилитель 7, второй дифференциальный усилитель 8, первый блок 9 пам ти, вычислитель 10 температуры электронов плазмы, содержащий блок 11 логарифмировани , блок 12 дифференцировани  и блок 13 масштабировани  .The device contains a generator of linearly varying voltage, the first 2 and second 3 diodes, the first 4 and second 5 resistors, the first differential amplifier 6, the third differential 1 × 7 amplifier, the second differential amplifier 8, the first memory block 9, a plasma electron temperature calculator 10 comprising a logarithmic unit 11, a differentiation unit 12 and a scaling unit 13.

Кроме того, устройство содержит второй блок 14 пам ти, первый 15 и второй 16 двухпороговые компараторы, входы задани  первого и второго порогов которых подключаютс  через соответствующие входы задани  режима измерени  устройства к источникам 17-20 опорного напр жени .In addition, the device contains the second memory block 14, the first 15 and the second 16 double-threshold comparators, the inputs for setting the first and second thresholds of which are connected via the corresponding inputs of the measurement mode setting of the device to the reference voltage sources 17-20.

Информационный вход устройства подключаетс  к электрическому зонду 21 . Выходы значений ионного тока насыщени  плазмы и температуры электронов плазмы устройства могут подключатьс  к устройству 22 регистрации .The information input of the device is connected to the electrical probe 21. The outputs of the plasma saturation ion current values and the plasma electron temperature of the device can be connected to the recorder 22.

В основе измерений лежит известный метод. На первом этапе снимаетс  зондов 1  вольт-амперна  характеристика плазмы с помощью измерительных приборов. Дл  этого между зондом и опорным электродом ввод т некоторую разность потенциалов, величину и пол рность которой можно измен ть регулирующим источником, состо щим из источника .напр жени  и реостата.The measurement is based on a known method. At the first stage, probes 1 of the volt-ampere plasma characteristic are measured using measuring instruments. To do this, a certain potential difference is introduced between the probe and the reference electrode, the magnitude and polarity of which can be changed by a regulating source consisting of a voltage source and a rheostat.

Измерени  начинают с фиксации и последующе1 0 запоминани  величиныMeasurements begin by fixing and then memorizing

ионного тика насыщени  1 . Затем из полного тока зонда Iр вычитают измеренную величину I. и получают значени  электронного тока плазмы Ig, как функции разности потенциалов между зондом и опорным электродом. После этого производ т построение в логарифмическом масштабе графика I, f(U), где и - разность потенциалов между зондом и опорным электродом. Наклон кривой этого графика в области VP : О определ етс  уравнени ми и V. + V,ion tick saturation 1. Then, the measured value of I is subtracted from the total current of the probe Ip and the values of the electron plasma current Ig are obtained as a function of the potential difference between the probe and the reference electrode. After that, plotting is made on a logarithmic scale of graph I, f (U), where and is the potential difference between the probe and the reference electrode. The slope of the curve of this graph in the region VP: O is determined by the equations and V. + V,

е  e

SPSP

тt

рR

.eVp. ро ехр()..eVp. po exp ().

1п1,„, 1п1, „,

00

5five

00

5five

где Vwhere v

разность потенциалов между опорным электродом и слоем пространственного зар да; потенциал поверхности зонда по отношению к границе сло  пространственного зар да;potential difference between the reference electrode and the space charge layer; potential of the probe surface with respect to the boundary of the spatial charge layer;

электронный ток насьш1ени  плазмы;plasma electron current;

электронный ток; посто нна  Больцмана; зар д электрона; температура электронов, Если электроны имеют максвеллов- ское распределение, то наклон посто нен и дает величину температуры электронов плазмыelectron current; constant Boltzmann; electron charge; electron temperature, If electrons have a Maxwell distribution, then the slope is constant and gives the plasma electron temperature

SPSP

У„ IEOHave „IEO

IE kIE k

еe

TOTO

dlnl dlnle e dUdlnl dlnle e dU

ТT

8eight

Vp.O;Vp.O;

T. bT. b

dlnlf dlnlf

4040

4545

5050

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Линейно измен ющийс  сигнал от генератора 1 через первый 2 и второй 3 диоды, первый 4 и второй 5 резисторы подключаетс  к электрическому зонду 21. На первом 2 и втором 3 диодах происходит разделение полного тока и его ионной составл ющей, а вьщеленные на первом 4 и втором 5 резисторах сигналы, пропорциональные соответственно ионному току насыщени  плазмы и результирующему току электрического зонда 21, поступают 55 на второй 8 и первый 6 дифференциальные усилители. С выхода второго дифференциального усилител  8 сигнал , соответствующий ионному току насьщ1ени  плазмы, поступает на ин313433The linearly varying signal from generator 1 through the first 2 and second 3 diodes, the first 4 and second 5 resistors is connected to the electrical probe 21. On the first 2 and second 3 diodes, the total current and its ion component are separated, and the first 4 and The second 5 resistors, signals proportional to the plasma saturation ion current and the resulting current of the electric probe 21, respectively, receive 55 to the second 8 and first 6 differential amplifiers. From the output of the second differential amplifier 8, the signal corresponding to the plasma ionic current is fed to the receiver.

форманионный пход блока 9 пам ти. Работой блока 9 управл ет двухпорого- вый компаратор 15, который в н жиый момент вырабатывает т1равл юший импульс , подаваемый на вход выборки 5 блока 9, где происходит фиксаци  значени  аналоговой величины. Дл  фиксации в блоке 9 значени , соответств :п щего значению ионного тока насьш1е 1й  плазмы, необходимо настроить источ- й НИКИ 17 и 18 так15М образом, чтобыformanion flow of memory block 9. The operation of block 9 is controlled by a two-line comparator 15, which at the present moment produces a massive impulse supplied to the input of sample 5 of block 9, where the value of the analog value is fixed. To fix the value in block 9, corresponding to: the total ion current value of the 1st 1st plasma, it is necessary to adjust the source of NICKY 17 and 18 in such a way that

0 и ;-, 7 и,р , и„ (- J U---II0 and; -, 7 and, p, and „(- J U --- II

где 0,7 и и.where 0.7 and and.

гg

- накр жсни  на источниках 17 и 18 опорного напр жени  соответ сть.чно i- Nakr zhsni on sources 17 and 18 of the reference voltage, respectively. Of course i

dU - ьеличинл, определ ю- л  пп тсльность уп- рсш.чпющего импульса.dU - goal, determined by the yu lppslssnost uprshshchuyuschy pulse.

Момент ф1тк :а,.,ич параметра, соот- ветствую пого ионному току насыщени , в блоке 9 пам ти необходимо выбирать при досттгкении линейно измен ющимс  сигналом, вырабатываемым генератором 1 , своего миним а.Аналогично работает двухпороговый компаратор 16.The moment f1tk: a,., Ich of the parameter, corresponding to the ion saturation current, in memory block 9 must be selected when a linearly varying signal produced by the generator 1 reaches its minimum. The two-threshold comparator 16 works in a similar way.

Настройка источников I9 и 20 оперного напр жени  производитс  таким образом, чтобыThe setting of sources I9 and 20 of the operating voltage is made in such a way that

О U,g и,,, и„ + .,j, , где U,g и и - напр жени  на источниках 19 и 20 соответственно;О U, g and ,,, and „+., J, where U, g and and are voltages at sources 19 and 20, respectively;

dU - величина, определ ю- ща  длительность управл ющего импульса.dU is the value that determines the duration of the control pulse.

Момент фиксации параметра, соответствующего температуре электронов плазмы, необходимо выбирать при достижении линейно измен ющимс  сигналом , вырабатываемым генератором 1 ,The moment of fixation of the parameter corresponding to the temperature of the plasma electrons must be chosen when it reaches a linearly varying signal produced by generator 1,

нулевого значени . С выхода блока 9 пам ти сигнал поступает на неинвер- тирующий вход третьего дифференциального усилител  7 и на первый вход устройства 22 регистрации. На инвертирующий вход третьего дифференциального усилител  7 поступает сигнал с выхода первого дифференциального усилител  6, соответствующий полному току зонда 21. Разностный сигнал с выхода третьего дифференциального усилител  7, определ ющий величину элек тронного тока плазмы, поступает на вход блока 11 логарифмировани , где производитс  вычисление функции электронного тока в логарифмическом мас34zero value. From the output of memory block 9, the signal goes to the non-inverting input of the third differential amplifier 7 and to the first input of the recorder 22. The inverting input of the third differential amplifier 7 receives a signal from the output of the first differential amplifier 6, corresponding to the total current of probe 21. The differential signal from the output of the third differential amplifier 7, which determines the plasma current, is fed to the input of the logarithmic unit 11, where the function is calculated electron current in logarithmic mas34

1чгаб1. t гыхода блока 1 логарифми- ;)о:тани  сигнал поступает на вход блока 12 дифференцировани , где вычисл етс  дифференциал функции логарифма электронного тока по потенциалу по- рерхности зонда по отношению к Гранине пространственного зар да V. С выхода блока 12 дифференцировани  сигнал на блок 13 масщтаби- ровани , в котором производитс  умножение сигнала на 1 сл гчину k/e, где k - посто }{на  Бопьнмана, е - зар д ч тсктрона.1 hg1 t output of block 1 logarithm-;) o: the signal is fed to the input of block 12 of differentiation, where the differential of the function of the logarithm of the electron current is calculated by the potential of the probe's distortion with respect to the spatial charge boundary V. From the output of block 12, the signal to the block 13, in which the signal is multiplied by 1 time k / e, where k is constant} {by Bopnman, e is the charge of the tctron.

После блока 13 сигнал пост тгает на инфopм циoнныi вход блока 14 пам - т ь, ,p (|)Т1ксируетс  значение темпера электроно плачьъ п момент вре- .-ii, riis логда гигнейно измен юацшс  си1- ры;.а5атырр генератором 1, достигает нуленогс значени . С выхоiii ,,;ока 14 пам ти сигнал поступает i:a iviopo вход устройства 22. обр  о , на устройстве 22 могут отоб- priK;: i дне- нел . лгины; ионный ток на- г .рп. и TCMiit riaT yps электроновAfter block 13, the signal is sent to the informational digital input of block 14 memory,, p (|) T1, the value of the temperature of the electron is measured at the moment-ii, riis, when a huge change of power is achieved; nalenog values. From the out of the third ,,; about 14 memory, the signal is received i: a iviopo device 22 input. Obviously, device 22 can display priK ;: i bottom. lgins; ion current on g. and TCMiit riaT yps electrons

1- /J ;мы.1- / J; we.

i р м у л а и : j о сретени  ()1тгеп л се устрокстзо „ содерЖ-иЮС ,:: ДИффop ; HUИaJ ЬHЬГЙ УСИЛИ i p m u l a i: j about meeting () 1tgep l se ustrokszo сод content uYUS, :: DIfer; HUAaJ GOD HAS POWERED

ii.j два блока Пс м ти и генератор л.-.ейно изменг1Ю1дегсг  напр жен1-1Я, 1 л и ч а ю m с е с   тем, что, с ц :Л1:;..1 рстспиррни  класса решаемых з,:; ач за счет опрецелени  ионного ока }{ас;-Г1(ени  i. температуры электро- ): ./: апазмы, в него введены два двух 1к 1 ОГ вс х компаратора, второй и тре- 1Г11 диффереициалт,iffrie усилители, два ренистора, два диода и вычислитель тег- пературь; элек ронов плазмы, выход геиераторэ лчнейрю изм - н ют,егос  напр жени  подктп-очеи к :нформационным входам первого и второго двухпорого- вых ко параторсь, к катоду первого диода и к ано/;у ivroporo диода, анод первого и катоп пторого диодов под- ключег:ы к инвег тпр-.т.тцм входам второго и гюрзого диффг-ренциальных усилителей соот птс; it ино и через вьш и po:-:HC iri;,bi - соответст- венно к икформ,,чом, входу устройства и к неичБертирую ци( входам первого и в 1 орого д  фррйнпиальных усилителей, тзыходы хото,ьгх соединены с инвертирующий входом третьего дифференциального v ;л -:тр. i4 и с HHdsop513433386 ii.j two blocks of Ps mti and generator of l .-. change of variance of Ю111degsg 11-1 ч, 1 l and h and m of e with the fact that, with Л: 11:; .. 1 ; och due to ion ore deflection} {ac; -G1 (i.i. electro-temperature): ./: apasms, two two 1K 1 OG sun x comparators, the second and three 111 differential, iRFR, two renistors , two diodes and a tag transmitter; plasma electrons, the output of the detector is measured, its voltage is applied to: the information inputs of the first and second two-way diodes, to the cathode of the first diode and to the ano /; in the ivroporo diode, the anode of the first and cathope of the second diode connectors: s to inveg tpr-t.ttsm inputs of the second and dirtieth differential amplifiers; it is different both through the top and the po: -: HC iri;, bi - respectively, to the ICF forms, to the device input and to the unqualified qi (the inputs of the first and first amplifiers, which are connected to an inverting input third differential v; l -: tr. i4 and with HHdsop513433386

мационным входом первого блока пам -рого блока пам ти, выход которогоmemory input of the first memory block, the output of which

ти соответственно, выход которого вл етс  выходом значени  температу вл етс  выходом значени  ионного то-ры электронов плазмы устройства, вхока насыщени  плазмы устройствами сое-ды выборки первого и второго блоковrespectively, the output of which is the output of the temperature value is the output of the ion-current value of the electrons of the plasma of the device, entering plasma saturation with devices to sample the first and second blocks

динен с неинвертирующим входом треть- 5пам ти подключены к выходам первогоdinene with non-inverting input third-5th tees are connected to the outputs of the first

его дифференциального усилител ,вы-и второго двухпороговых компараторовits differential amplifier, you and the second two-threshold comparators

ход которого соединен с информацион-соответственно, входы задани  первоным входом вычислител  температурыго и второго порогов которых  вл ютэлектронов плазмы, выход которогос  входами задани  режима измерени the course of which is connected to information, respectively, the inputs of setting the first input of the calculator of temperature and the second thresholds of which are plasma electrons, the output of which is the input of setting the measurement mode

соединен с инЛормационным входом вто- Оустройства.connected to the inormament input of the second device.

Claims (1)

Изиерител'.гсе устройство, содержание первый дифференциальный усилио|г, два блока памяти и генератор a.,.тайно изменяющегося напряжения, г л и чают е е с я гем, что, с цель;.' расширения класса решаемых задач за счет определения ионного -ока насыщения г. температуры электронов плазмы, в него введены два двухпороговых компаратора, второй и третий дифференциальные усилители, два резистора, два диода и вычислитель температуры электронов плазмы, выход генератора линейно изменяющегося напряжения подключен к информационным входам первого и второго двухпороговых коупараторсь, к катоду первого диода и к аноду второго диода, анод первого и катод второго диодов подключены к инвестирующим входам второго и первого дифференциальных усилителей соответственно и через первый и г-игрой резне торы - соответственно к информационном/ входу устройства и к неинвертирующим входам первого и второго дифференциальных усилителей, выходы которых соединены с инвертирующим входом третьего дифференциального уецпчте.-'Ч и с ИН(Ьор~ рого блока памяти, выход которого является выходом·значения температуры электронов плазмы устройства, вхо ды выборки первого и второго блоковIseler’s entire device, the contents of the first differential force | g, two memory blocks and a generator a., Of a secretly varying voltage, say that it’s purpose ;. ' the expansion of the class of problems to be solved by determining the ionic saturation current r of the plasma electron temperature, two two-threshold comparators, the second and third differential amplifiers, two resistors, two diodes and a plasma electron temperature calculator are introduced into it, the output of the ramp generator is connected to information inputs the first and second two-threshold co-op, to the cathode of the first diode and to the anode of the second diode, the anode of the first and the cathode of the second diode are connected to the investment inputs of the second and first differential of differential amplifiers, respectively, and through the first and r-game, the resonators, respectively, to the information / input of the device and to the non-inverting inputs of the first and second differential amplifiers, the outputs of which are connected to the inverting input of the third differential unit. memory, the output of which is the output 5 памяти подключены к выходам первого и второго двухпороговых компараторов соответственно, входы задания первого и второго порогов которых являются входами задания режима измерения устройства.5 memory are connected to the outputs of the first and second two-threshold comparators, respectively, the inputs of the job of the first and second thresholds of which are inputs of the job of the measurement mode of the device. мационным входом первого блока памяти соответственно, выход которого является выходом значения ионного тока насыщения плазмы устройства и соединен с неинвертирующим входом третьего дифференциального усилителя,выход которого соединен с информационным входом вычислителя температуры электронов плазмы, выход которого соединен с информационным входом вто- >0the input of the first memory block, respectively, whose output is the output of the value of the saturation ion current of the plasma of the device and is connected to the non-inverting input of the third differential amplifier, the output of which is connected to the information input of the plasma electron temperature calculator, the output of which is connected to the information input of the second-> 0
SU854021593A 1985-12-30 1985-12-30 Measuring device SU1343338A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU854021593A SU1343338A1 (en) 1985-12-30 1985-12-30 Measuring device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU854021593A SU1343338A1 (en) 1985-12-30 1985-12-30 Measuring device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1343338A1 true SU1343338A1 (en) 1987-10-07

Family

ID=21221374

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU854021593A SU1343338A1 (en) 1985-12-30 1985-12-30 Measuring device

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1343338A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2794434C1 (en) * 2022-07-31 2023-04-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова" (МГУ) Shock tube-based device for synchronous measurement of plasma parameters

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Методы исследовани плазмы. /Под ред. Лохте-Хольтгревена. М.: Мир, 1971, с.460-464. Авторское свидетельство СССР № 1081440, кл. G 01 К 15/00, 1983. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2794434C1 (en) * 2022-07-31 2023-04-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова" (МГУ) Shock tube-based device for synchronous measurement of plasma parameters

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0107844A2 (en) Eddy-current defect-detecting system for metal tubes
US4006407A (en) Non-destructive testing systems having automatic balance and sample and hold operational modes
US3331021A (en) A. c. corrosion-rate meter and method
SU1343338A1 (en) Measuring device
US3430130A (en) Conductivity measuring circuit utilizing conductivity cell as input resistance of an operational amplifier
CN113758995A (en) Multi-frequency multi-channel digital eddy current flaw detection device
JPH0418264B2 (en)
JPH0394178A (en) Measuring device for high frequency signal
US2616058A (en) Tracing characteristic curve of electronic tubes
Wynn-Williams A Valve Amplifier for Ionisation Currents
US2886770A (en) Polarographic method and apparatus
US3841154A (en) Balloon borne differential temperature sensor and transmission system
CA1325037C (en) Rms measuring apparatus for ac/dc voltages
US3950706A (en) Voltage sweep generator with bistable current source providing linear sweep voltages
GB2117120A (en) Anodic stripping voltameter
JPH0618579A (en) Network analyzer
JP2926848B2 (en) Soil property measurement device
GB2051371A (en) Calibration of liquid analyser
US2842736A (en) Polarograph
CN212433331U (en) Circuit assembly electrical parameter detection device for suspension wire pendulum type accelerometer
SU1026093A1 (en) Device for measuring field transistor pair difference of shutter-to-source voltage
SU972382A1 (en) A.c. polarograph
SU993365A1 (en) Device for measuring internal resistance of electrochemical current source
CN117769102A (en) Online real-time self-judging three-probe measuring system and method
US2916701A (en) Method and device for measuring electrical voltages