Способ измерения потенциала и колебаний потенциала плазмы

Способ измерения потенциала и колебаний потенциала плазмы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛА И КОЛЕБАНИЙ ПОТЕНЦИАЛА ПЛАЗ№1, заключающийся в том, что металлический зонд водят в плазму, меяццу зондом и иссЯедуемой плазмой создают промежуточную плазму и по величине падения напряжения на ограничительном сопротивлении определяют потенциал плазма, отличающийся тем, что, с целью увеличения мощности выходного сигнала и повшаения верхней частоты регистрации при одновременном уменьшении габаритов зонда, промежуточную плазму создают путем возбуждения на зонде катодного пятна. 2. Способ по п. 1, отлнча юц и и с я тем, что в качестве металлического зонда используют зонд, покрытый, по крайней мере, частично § с неметаллической пленкой, с удельным сопротивлением по крайней мере (Л на порядок превышающий сопротивле ие материала зонда.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

oal Þ

РЕСПУБЛИН (19) 01) И5И 6 01R l 06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ(ТИЙ

OllHGAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2779630/18-25 (22) 15.06.79 (46) 30.03.84. Бюл. 9 12 (72) Д.П.Проскуровский,, В.Э.Пучкарев и B.úÃ.в)пак (71) Институт сильноточной электроники СО АН СССР (53) 533.9.08 (088.8) (56) 1. Диагностика плазмы. Под. ред. Р.Хаддлстоуна и С.Леонарда, Мир . Москва, 1967, с.146-151.

2. Приборы и техника эксперимента, В 2, 1978, с. 197-199 (прототип) . (54)(57) l СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ IIQTEHЦИАЛА И КОЛЕБАНИЯ ПОТЕНЦИАЛА ПЛАЗИЯ, заключающийся в том, что металлический зонд водят в плазму, между зондом и исследуемой плазмой создают промежуточную плазму и по величине падения напряжения на ограничительном сопротивлении определяют потенциал плазмы, о т л и ч а ю щ н N с я тем, что, с целью увеличения мощности выходного сигнала и повышения верхней частоты регистрации при одновременном уменьшении габаритов зонда, промежуточную плазму создают путем возбуждения на зонде катодного пятна.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и .й с я тем, что в качестве металлического зонда используют зонд, покрытый, по крайней мере, частично д с неметаллической пленкой, с удель- Е ным сопротивлением по крайней мере на порядок превьиаающий сопротивление материала зонда.

790994

Изобретение относится к области диагностики плазмы и может найти применение при измерении потенциала и колебаниИ потенциала плазмы в сильноточных разрядах.

Известен способ измерения потенциала и колебаний потенциала плазмы, заключающийся в том, что металлический зонд вводят в исследуемую плазму и по величине падения напряжения на ограничительном сопротивлении (>последовательно включенном в цепь зонда, определяют потенциал плазмы (Ц .

Недостатком известного способа является то, что сопротивление пере- 15 ходного слоя зонд исследуемая плазма

Rс„очень велико и для получения необходимой точности измерений нужно, чтобы ограничительное сопротивление 0 было по меньшей мере на поря- 20 док выше R (условие плавания)..

Сопротивление k,îïðåäåëÿåòñÿ из выражения:

R е ) ч (1) 25 где () потенциал исследуемой плазмы; элементарный заряд; концентрация плазмы; тепловая скорость ионов; площадь зонда.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ измерения потенциала и колебаний потенциала плазмы, заключающийся в том, что металлический зонд ввоДят в плазму, межцу зондом и плазмой создают промежуточную плазму и по величине паДения напряжения на ограничительном сопротивлении определяют потенциал плазмы (2) . для создания промежуточной плазмы рабочую часть зонда нагревают до температуры 2500 С и к нему подают пары цезия, которые в результате термической ионизации образуют промежуточную плазму. Этот способ позволяет увеличить точность измерения потенциала по сравнению с пре-дыдущим.

55

65

Условие плавания уменьшает мощность выходного сигнала и для его усиления необходим широкополосный усилитель, что усложняет схему регистрации и требует специальных мер защиты измерительных цепей от электромагнитных помех. Уменьшение сопротивления Р „ за счет увеличения площади электрода во многих случаях нежелательно из-за ограниченности измеряемого объема плазмы; кроме того, это часто противоречит требованию локальности измерения потенциала плазмы. р И л 04, enV,S,„ (2) где Ч вЂ” тепловая скорость электронов и ром ежу точ ной пла змы; - с - площадь переходного слоя.

Так как У >ъ V; сопротивление

)(„ в этом способе существенно

Однако этому способу своИственны недостатки. Для создания плазмы необходимо подавать пар от отдельного источника, поддерживать рабочую часть зонда при высокой температуры. Это усложняет операцию получения плазмы, и, как следствие, увеличивает габариты электрода, а следовательно, паразитную емкость на Землю. Последнее обстоятельство существенно ограничивает предельную частоту регистрации сигнала. Кроме того, использование термической ионизации паров цезия не позволяет получить плазму с высокой температурой и концентрацией, что ограничивает ее эмиссионную способность и уменьшает точность измерений при исследовании плазмы с более высокой температуроИ и концентрацией, чем промежуто ная плазма.

Целью изобретения является увеличение мощности выходного сигнала и повышение верхней частоты регистрации при одновременном уменьшении габаритов зонда.

Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения потенциала и колебаний потенциала плазмы, заключающемся в том, что металлический зонд вводят в плазму, между зондом и исследуемой плазмой создают промежуточную плазму и по величине падения напряжения на ограничительном сопротивлении определяют потенциал плазмы, промежуточную плазму создают путем возбуждения на зонде катодного пятна, причем в качестве металлического зонда используют зонд, покрытый по крайней мере частично неметаллической пленкой с удельным сопротивлением по крайней мере на порядок превышающим сопротивление материала зонда.

Образование промежуточной плазмы путем возбуждения катодного пятна обеспечивает ей высокие концентрации (10 -10 см ) и температуру Ь (1-4) 10 К при малом линейном

4 а размере источника плазмы — катодногб пятна (104 — 10 см) . Это позволяет сочетать малые габариты электрода с высокой эмиссионной способностью промежуточной плазмы. Если концентрация измеряемой и промежуточной плазмы отличаются, то при разности потенциалов между ними и возникает слой, сопротивление которого опреде-, ляется иэ выражения, подобного (1):

790994

Редактор Н. Коляда Техред Л. Микеш Корректор.Г. Решет ник

Заказ 2407/4 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,4 меньше, чем позволяет увеличть .мощность выходного сигнала. При концентрации измеряемой плазмы меньше

10 см возбуждение катодного пятна можно осуществлять известными способами, например, с помощью поджигаю5 щего электрода. Если концентрация измеряемой плазмы выше 10 -10 см то, как пбкаэали исследования, образование като ного пятна происходит время на 10 -10 6 с позже погружения зонда в плазму вследствие пробоя изменяемой плазмы на зонд. Время запаздывания пробоя уменьшается с ростом концентрации и йотенциала плазмы. Наличие неметаллических 15 включений на поверхности зонда уменьшается потенциал измеряемой плазмы, при котором происходит пробой и возникновение катодного пятна. Поскольку падение напряжения в слое зонд — промежуточная плазма (катодное падение потенциала в дуговом разряде) составляет 10-20 В, предла" гаемый способ эффективен при измерении потенциалов 0 » 10-20В. Кроме того, сопротивление в цепи зонда

Й должно бытьЯ О/),„, гдето„„„- пороговый ток катодного пятна (0,1-1A).

Для выбора величина ограничительного сопротивления((необходимо приблизительно знать ожидаемое значение потенциала 0 и концентрации измеряемой плазмы. Например, если ожидаемая. величина потенциала плазмы t >10 В, а концентрация Ь 10 см, приняв

R>=10 и 10 см, из выражения (2) находим Я 5 10 0м.

Исходя из вышесказанного, видно, что преимущества предлагаемого способа измерения потенциала и колебаниЯ потенциала плазмы наиболее полно проявляются при исследовании плазмя высокой концентрации (более 10 см ) в сильноточных импульсных разрядах с высокими амплитудными значениями потенциалов(более 100В).Изобретение позволяет использовать в схеме регистрации широкополосный осциллограф без усилителя и не требует специальных мер экранировки измерительных цепей.

Габариты зонда существенно уменьшаются, что ведет к уменьшению параэитной емкости и увеличению верхнего предела измеряемых частот. Появляется возможность измерять потенциал пространственно ограниченных плазменных сгустков размером (0,1-1)см.