[其他技术] 等离子体诊断中的复合探针简介

coatingdata

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2009-09-10 08:58 | 只看楼主 树型| 收藏| 小中大 1^#

等离子体诊断中的复合探针简介

复合探针简介

大连理工大学三束国家重点实验室
邓新绿

我们知道，用Langmuir单探针可以测得等离子体的电子温度、电子能量分布函数（EEDF）、电子密度（离子密度）、悬浮电位与等离子体空间电位等重要参数。但由于存在边缘效应等原因，单探针的伏安特性曲线在达到电子饱和电流时并不出现明显的拐点。这一情况导致的问题是：用拐点法确定的等离子体空间电位存在相当大的误差，空间电位定不准导致饱和电子电流也定不准，从而电子密度也定不准。在这种情况下，发射探针出现了。发射探针的原理是这样的：当对探针加热至白热程度时，其电子获得的热能足以克服探针材料的逸出功，此时探针便向外发射电子。若对发射探针加上由负至正的扫描电压，则所得伏安特性可分解为三部分：电子电流、离子电流与发射电子电流随偏压的变化特点(图1)，不难发现：电子电流由饱和值降至零跨越了很宽的扫描电压范围（约10多伏）；离子电流由饱和值降至零跨越的扫描电压范围就很小（约零点几伏）；跨越范围最小的是发射电子电流。这一特点源于三种粒子（电子、离子、发射电子）处于不同的温度下，其中电子温度最高，离子温度次之，发射电子的温度最低。微观粒子的温度是其速度分布（Maxwell分布）的统计平均值。温度高者，不仅其速度值大，而且速度分布的范围也大。因此，若用拒斥场来选择不同速度的粒子时，所需拒斥场的变化范围必大。等离子体空间电位（VSP）是这样一个值，当探针所加偏压(VB)正好等于VSP时，电子电流、离子电流与发射电子电流均取各自的饱和值。当所加偏压偏离VSP时，这三种电流中就有一种或两种要发生变化。VB<VSP时，电子电流逐渐变小，VB>VSP，离子电流与发射电子电流迅速变小，尤以发射电子电流变化最快。发射电子电流的这一特点可以用来精确的测定等离子体空间电位。

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