本發明專利技術涉及到一種射頻等離子體探針裝置，屬于等離子體科學與技術領域，用于診斷等離子體。其特征是由雙探針、放大驅動電路、模數／數模轉換卡和筆記本電腦構成；除置于等離子體中的雙探針外，探針裝置的其他組成部分遠離等離子體放電系統地；探針裝置工作完全依靠裝置中的筆記本電腦的電池供電。本發明專利技術的效果和益處是：不受射頻信號干擾，不僅能夠對單一射頻放電等離子體進行診斷，而且能夠對雙頻放電等離子體進行診斷；不需要射頻扼流圈和輔助電極，探針尺寸小，能夠診斷短間隙和小空間放電的等離子體，具有較高的空間分辨能力；使用模數／數模轉換卡的模擬輸出代替振蕩電路或積分電路生成掃描偏置信號，便于根據需要靈活控制掃描偏置信號的波形、幅度和頻率。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于等離子體科學與
，涉及到一種射頻等離子體探針裝置， 用于診斷等離子體，特別是射頻和雙頻等離子體以獲得等離子體的密度和電子 溫度等參數。
技術介紹
探針是診斷等離子體參數常用的裝置，可以分為單探針、雙探針等多種類 型。單探針是把一個小金屬電極置于等離子體中，在探針與等離子體地之間加 上掃描偏置電壓，然后測量探針電流隨掃描偏置電壓的變化，得到伏安特性曲 線，再通過分析伏安特性曲線就可以得到等離子體的參數。雙探針由兩個靠近 的單探針構成，掃描偏置電壓加在兩探針之間也是通過分析伏安特性曲線獲得 等離子體的參數。雙探針裝置與等離子體放電系統不共地，因此雙探針對于等 離子體無參考地的情況也可以進行診斷。利用探針診斷射頻等離子體時，探針的伏安特性曲線會受到射頻信號的嚴 重干擾。單探針與等離子體放電系統共地，干擾是射頻信號直接疊加在探針上 造成的；對于雙探針，射頻干擾是通過探針裝置與等離子體地間的分布電容耦 合造成的。解決這一問題通常的辦法是在探針電路中串聯若干射頻扼流圈，并 在探針頭部附近安裝輔助電極。這些措施雖然能夠使射頻擾動得到衰減，但使 探針結構復雜、體積大、對等離子體擾動大、不能在較小的放電空間使用。更 主要的問題是，上述辦法只能針對單一的射頻頻率，對于科研、生產中常用的 雙頻放電等離子體，由于存在復雜的諧波成分，則完全無效。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是提供一種射頻等離子體探針裝置，以解決由于 射頻信號的干擾而無法對射頻、雙頻等離子體進行診斷的問題。 本專利技術技術方案是探針裝置主要由雙探針、放大驅動電路、模數/數模轉換卡和筆記本電腦構 成，探針電路中不使用射頻扼流圈和輔助電極。雙探針置于等離子體中，探針 裝置的其他組成部分遠離等離子體放電系統的地，距離大于0.5米。探針裝置工作完全依靠裝置中筆記本電腦的電池供電。筆記本電腦由電池 供電，不使用交流適配器。雙探針可以是兩個探針形狀、大小相同，也可以是兩個探針形狀、大小不 同。模數/數模轉換卡具有模擬輸出功能。探針裝置工作所需的掃描偏置信號由 模數/數模轉換卡的模擬輸出提供，不使用振蕩電路或積分電路生成。放大驅動電路、模數/數模轉換卡分別從筆記本電腦的不同USB接口取電。 放大驅動電路所需的正負高電壓由筆記本電腦的USB接口輸出的5V電壓經直 流-直流(DC-DC)變換模塊升壓后提供。本專利技術的有益效果是(a) 本專利技術的裝置不受射頻信號干擾，不僅能夠對單一射頻放電等離子體 進行診斷，而且能夠對雙頻放電等離子體進行診斷。(b) 本專利技術的裝置不需要射頻扼流圈和輔助電極，探針尺寸小，能夠診斷 短間隙和小空間放電的等離子體，具有較高的空間分辨能力。(c) 本專利技術的裝置使用模數/數模轉換卡的模擬輸出代替振蕩電路或積分電 路生成掃描偏置信號，便于根據需要靈活控制掃描偏置信號的波形、幅度和頻附圖說明圖l是本專利技術的工作流程圖。圖2是利用本專利技術對單一射頻放電等離子體進行診斷的實測特性曲線圖。 圖3是利用本專利技術對雙頻放電等離子體進行診斷的實測特性曲線圖。 具體實施例方式下面結合技術方案和附圖詳細敘述本專利技術的具體實施例。 在圖1中，雙探針由兩根互相平行相距1 mm的鎢絲組成，每根鎢絲的直徑 為0.2 mm、長4 mm。筆記本電腦的USB接口輸出的5V電壓經直流-直流 (DC-DC)模塊變換為正負100V提供給放大驅動電路作為電源。放大驅動電路 為使用PA08高壓運放的反向輸入放大器。模數/數模轉換卡使用National Instruments公司的具有模擬輸出功能的USB-6211數據采集卡。筆記本電腦控制 模數/數模轉換卡輸出范圍內的掃描偏置信號，經放大驅動電路放大10 倍后，提供給雙探針作為偏置；探針的電壓、電流數據由模數/數模轉換卡采集， 輸入筆記本電腦。在圖2的實施例中，利用本專利技術對射頻60 MHz電容耦合放電等離子體進行 診斷得到伏安特性曲線。放電氣體為氬氣，氣壓為2.4Pa，電極間距20mm。對 伏安特性曲線分析計算得出等離子體密度為1.89xl01()Cm-3，電子溫度為4eV。在圖3的實施例中，利用本專利技術對雙頻(60MHz+2MHz)電容耦合放電等 離子體進行診斷得到伏安特性曲線。放電氣體為氬氣，氣壓為2.4Pa，電極間距 20rnm。對伏安特性曲線分析計算得出等離子體密度為2.88><101()(;111-3，電子溫度 為3.55eV。權利要求1.一種射頻等離子體探針裝置，包括雙探針、放大驅動電路、模數/數模轉換卡和筆記本電腦，其特征在于，雙探針置于等離子體中，探針裝置的其他組成部分遠離等離子體放電系統的地，距離大于0.5米；探針裝置工作依靠筆記本電腦的電池供電；筆記本電腦由電池供電，不使用交流適配器；探針裝置工作所需的掃描偏置信號由模數/數模轉換卡的模擬輸出提供；放大驅動電路、模數/數模轉換卡分別從筆記本電腦的USB接口取電；放大驅動電路所需的正負高電壓由筆記本電腦的USB接口輸出的5V電壓經直流-直流變換模塊升壓后提供。2.根據權利要求1所述的射頻等離子體探針裝置，其特征還在于，雙探針 是兩個探針形狀、大小相同或兩個探針形狀、大小不同。全文摘要本專利技術涉及到一種射頻等離子體探針裝置，屬于等離子體科學與
，用于診斷等離子體。其特征是由雙探針、放大驅動電路、模數/數模轉換卡和筆記本電腦構成；除置于等離子體中的雙探針外，探針裝置的其他組成部分遠離等離子體放電系統地；探針裝置工作完全依靠裝置中的筆記本電腦的電池供電。本專利技術的效果和益處是不受射頻信號干擾，不僅能夠對單一射頻放電等離子體進行診斷，而且能夠對雙頻放電等離子體進行診斷；不需要射頻扼流圈和輔助電極，探針尺寸小，能夠診斷短間隙和小空間放電的等離子體，具有較高的空間分辨能力；使用模數/數模轉換卡的模擬輸出代替振蕩電路或積分電路生成掃描偏置信號，便于根據需要靈活控制掃描偏置信號的波形、幅度和頻率。文檔編號G01R1/073GK101354406SQ20081001324公開日2009年1月28日 申請日期2008年9月12日 優先權日2008年9月12日專利技術者軍 徐, 王友年, 闖 董, 鄧新綠, 陸文琪 申請人:大連理工大學 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種射頻等離子體探針裝置，包括雙探針、放大驅動電路、模數／數模轉換卡和筆記本電腦，其特征在于，雙探針置于等離子體中，探針裝置的其他組成部分遠離等離子體放電系統的地，距離大于０．５米；探針裝置工作依靠筆記本電腦的電池供電；筆記本電腦由電池供電，不使用交流適配器； 探針裝置工作所需的掃描偏置信號由模數／數模轉換卡的模擬輸出提供； 放大驅動電路、模數／數模轉換卡分別從筆記本電腦的ＵＳＢ接口取電；放大驅動電路所需的正負高電壓由筆記本電腦的ＵＳＢ接口輸出的５Ｖ電壓經直流－直流變換模塊升壓后提供。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：陸文琪，王友年，鄧新綠，徐軍，董闖，
申請(專利權)人：大連理工大學，
類型：發明
國別省市：91[中國|大連]
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