Post on 04-Jan-2016
description
transcript
Ondřej Šebek
určení voltampérové charakteristiky sondyvložené do plazmatu
Ze sondového proudu lze při známém sondovémnapětí určit parametry plazmatu:
potenciál plazmatu
teplota elektronů
koncentrace elektronů
voltampérová charakteristika Langmuirovy sondy
Hippler R., Pfau S., Schmidt M., Schoenbach K. H., Tichý M. Low Temperature Plasma Physics Fundamental Aspects and Applications.WILEY-VCH Verlag Berlin 2000
sondový proud odpuzující režim
parametry plazmatu teplota elektronů
kT
Uq
m
kTnqAI ppp exp
8
4
21
kT
Uq
m
kTnqAI ppp exp
8
4
21
kT
Uq
m
kTnqAI ppp exp
8
4
21
kT
Uq
m
kTnqAI ppp exp
8
4
21
kT
Uq
m
kTnqAI ppp exp
8
4
21
kT
Uq
m
kTnqAI ppp exp
8
4
21
21
21
18
4
kT
Uq
m
kTnqAI ppp
přitažlivý režim
koncentrace elektronů
0
ln1
pe
pe
pee I
I
dU
d
q
k
T
21
0
8
4
e
e
ep
pee kT
m
qA
In
žhavená – proudem, laserovým svazkem
emise elektronů ze sondy do plazmatu
hustota proudu elektronů emitovaných ze sondy: Richardson – Dushmanův vztah
Tk
qATj
B
Weemt exp2
voltampérová charakteristika emisní sondy
Ye M.Y., Takamura S., Physics of Plasmas 7 (2000) 3457
Potenciál plazmatu je emisní sondou určenjako hodnota saturovaného plovoucího potenciálupři zvyšování žhavení sondy.
Potenciál plazmatu je nadhodnocen čipodhodnocen v závislosti na poměru teplot emitovaných elektronů a elektronů v plazmatu.
Program pro ovládání měření voltampérovécharakteristiky pomocí labkarty Agilent U2542Abyl vytvořen v grafickém programovacím jazyceAgilent VEE 8.5.
funkce programu: nastavení parametrů experimentu:
• rozsah sondové charakteristiky• napěťový krok• počet vzorků v kroku a vzorkovací frekvence
sledování průběhu experimentu uložení parametrů a dat naměřenécharakteristiky
měření charakteristik sondového obvodunapájeného vysokonapěťovými kondenzátory
vliv vybití kondenzátorů napájejícíchvysokonapěťový operační zesilovač vliv vybití kondenzátorů napájejících převodníkproud napětí odhad velikosti intervalu sondovécharakteristiky nezatížené chybou
měření potenciálu plazmatu
interval charakteristiky odporu nezkreslené chybou způsobenou vybitím zdroje
naměřené a spočtené velikosti intervalůcharakteristiky odporu nezkreslené vybitím zdroje
odhad velikosti intervalu sondové charakteristikynezkreslené chybou způsobenou vybitím zdroje
# - interval omezen možnostmi větve ±12 V
* - interval omezen možnostmi větve ±80 V
argonové plazma buzené pulznímstejnosměrným napětím ve válcovém magnetronu
V radiálním směru magnetronu byl měřen plovoucí potenciál emisní sondy z wolframovéhovlákna pro dvě hodnoty žhavicího proudu.
žhavicí proud I = 2,3 A
žhavicí proud I = 2,7 A
změřený potenciál plazmatu emisní sondou 3 – 4 V Langmuirovou sondou do 1 V
Langmuirovou sondou změřena teplotaelektronů 1,5 eV
teplota emitovaných elektronů 0,32 eV
malý poměr teplot => nadhodnocení potenciáluplazmatu emisní sondou
úprava zdroje pro sondovou elektroniku a programu pro sběr dat – galvanické oddělení počítače od zdroje
experimenty na válcovém magnetronu