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