نحن نقدم بروتوكولا خطوة بخطوة حول كيفية صنع مجسات Langmuir ومجسات الانبعاث باستخدام مواد معملية متاحة بسهولة للباحثين الذين يرغبون في بناء أنفسهم. إن استخدام المواد المتاحة بسهولة في المختبر يجعل من الأرخص والأسهل بناء وصيانة المجسات الكهروستاتيكية لتشخيص البلازما ، وجعل النظام أكثر قابلية للتكيف مع إعدادات المختبر المختلفة. يمكن أيضا استخدام واجهة الفراغ المستخدمة في بروتوكول البناء الخاص بنا كطرق تغذية لأجهزة الضغط المنخفض الأخرى.
عند إجراء تقنيات تفريغ البروتوكول هذه ، قد يبدو فحص الاستمرارية الكهربائية ومعالجة معجون السيراميك وإدارة هشاشة المسبار أمرا صعبا في البداية. ابدأ ببناء مجسات Langmuire. خذ أنبوب فولاذي مقاوم للصدأ بقطر ربع بوصة كعمود مسبار.
اقطع الأنبوب بحيث يمكن للمسبار أن يغطي محوريا أكثر من نصف طول الغرفة. قم بتركيب الجانب غير المثني من العمود من خلال أنبوب نحاسي بواسطة محول SS-4-UT-A-8 مع تركيب أنبوب الاتحاد B-810-6. استخدم أنبوبا نحاسيا نصف بوصة يمتد خارج الشفاه المخصصة من خلال واجهة B-810-1 أو Swagelok لتوفير الدعم المحوري لعمود المسبار.
قم بتوصيل الطرف غير المثني لعمود المسبار بمبيت BNC من خلال تركيب B-400-1 أو Swagelok. قم بتركيب سلك النيكل المطلي بالذهب من خلال أنبوبين من الألومينا أحادي التجويف ، مع تركيب الأنبوب السميك داخل عمود المسبار. قم بلحام أحد طرفي سلك النيكل المطلي بالذهب على قطعة من الأسلاك المجردة ، والتي يتم سعودها على قلم تغذية BNC ، في نهاية عمود المسبار.
بعد ذلك ، قم بقطع السلك المطلي بالذهب بحيث يتناسب المفصل مع السلك المجرد داخل أنبوب الألومينا لمنع ماس كهربائى مع عمود المسبار. لكمة من خلال ورقة التنتالوم لجعل ربع بوصة المسوي طرف مسبار Langmuir ، وبقعة لحام إلى الطرف الآخر من سلك النيكل المطلي بالذهب على حافة الطرف ، ووضع طرف المسبار طبيعي لمحور لوحة الحدود. ضع طرف المسبار للأمام قليلا حتى لا يلمس جسم المسبار اللوحة الحدودية أثناء أخذ القياسات داخل الغمد.
أغلق جميع الوصلات بعجينة السيراميك لعزل مكونات دائرة المسبار عن البلازما ، واستخدم رجلا حراريا لخبز الوصلات الخزفية لمدة خمس إلى 10 دقائق. استخدم مقياسا متعددا لقياس المقاومة بين طرف المسبار وموصل BNC. إذا تم إثبات الاستمرارية ، يكون المسبار جاهزا لوضعه في غرفة التفريغ.
لبناء مسبار قبول أسطواني ، اتبع الإجراء الموصوف سابقا باستثناء استخدام أنبوب ألومنيوم ذو تجويف واحد ثمن بوصة بدلا من أنبوب تجويف واحد. اقطع سلك التنغستن الذي يبلغ قطره 0.025 ملم إلى حوالي سنتيمتر واحد ، وقم بلحام خيوط التنغستن على الأسلاك المطلية بالذهب. قم بإغلاق الوصلات البديلة بعجينة السيراميك ، مع التأكد من عدم وصول العجينة إلى خيوط التنغستن.
تحقق من الاستمرارية بين طرفي BNC. قم بتشغيل مقياس الأيونات للتحقق من الضغط الأساسي قبل وضع الغاز في الغرفة. خلاف ذلك ، تحقق من وجود تسريبات في النظام.
استخدم القلم لمعايرة شاشة الباراترون حتى يطفو الرقم في حدود زائد أو ناقص 0.01 ملليتور. تأكد من أن صمام الإبرة في وضع مغلق. ثم افتح صمام الإغلاق وتحقق من عدم وجود تغيير في الضغط على قراءة الباراترون.
أدر مقبض صمام الإبرة ببطء لإطلاق الغاز في الحجرة حتى يتم الوصول إلى الضغط المطلوب. قم بتشغيل مصدر طاقة الجهد ، واضبط الجهد على سالب 60 فولت لتوفير طاقة إلكترونية كافية لأقصى مقطع عرضي للتأين في الأرجون. بعد ذلك ، قم بتشغيل مصدر طاقة التسخين للخيوط واضبط المستوى ببطء حتى يقرأ تيار التفريغ القيمة المطلوبة.
قم بتوصيل مصدر الجهد بلوحة الحدود ، واضبط التحيز على المستوى المطلوب. ثم تابع القياس. قم بتوصيل المسبار بدائرة الحصول على البيانات والتحكم فيها ، واستمر في اكتساح الجهد المطبق على المسبار مع قياس التيار الذي يسحبه المسبار في نفس الوقت.
حفظ تتبع الجهد الحالي. كرر الحصول على البيانات باستخدام مجسات القبول والحصول على البيانات ودائرة التحكم. تم بناء مجسات Langmuir في أربعة تكوينات مختلفة ، وتم تصنيفها على أنها LPJ ، مع كون J عددا صحيحا من واحد إلى أربعة.
تضمنت تصميمات المسبار مسبار Langmuir الأسطواني LP one ، ومسبار Langmuir على الوجهين ، و LP Two ، ومسبار Langmuir المسوي ، LP ثلاثة ، مع الجانب المواجه للوحة الحدودية مختومة بعجينة السيراميك ، ومسبار Langmuir المستوي ، LP four ، مع مواجهة الجانب بعيدا عن اللوحة الحدودية المغطاة بعجينة السيراميك. يتم عرض المقارنة بين مسبار Langmuir وقياسات جهد المسبار الخاطئ هنا. تمت مقارنة جميع أنواع مسبار Langmuir الأربعة بقياسات مسبار الرسالة لتحديد مدى جودة قياس إمكانات البلازما بالقرب من حدود البلازما ، وتحديدا في منطقة ما قبل الغمد.
تم اختبار تصميمات مسبار مختلفة لتحديد ما إذا كانت الطريقة التي تستخدم بها مجسات Langmuir لقياس إمكانات البلازما ، تعطي نتائج دقيقة. تمت مقارنة جميع قياسات مسبار Langmuir بقياسات المسبار المقبولة لإمكانات البلازما. في الغلاف المسبق ، تختلف جميع إمكانات البلازما المقاسة لمسبار Langmuir عن تلك التي تم قياسها بواسطة مجسات القبول.
يتسع الفرق مع القرب من حافة الغمد ، وينمو إلى قيمة العديد من درجات حرارة الإلكترون. يتم عرض معلمات البلازما مثل درجة الحرارة والكثافة وشراء الأطوال وأطوال غمد Langmuir الطفل التي تم الحصول عليها من القياسات بواسطة LP اثنين في الجزء الأكبر من البلازما هنا. تساعد هذه المعلمات في وضع تقديرات جيدة لسمك الغمد الاسمي لتحقيقات Langmuir المستوية.
لتنفيذ هذا البروتوكول بنجاح ، اخبز كل فقاعات الهواء عند تجفيف عجينة السيراميك. وقبل وضع المسبار في غرفة التفريغ ، لا تنس إجراء فحص الاستمرارية بين شريط المسبار ورأس BNC ، وكذلك فحص التثبيت بين شريط المسبار وعمود المسبار. تستخدم المجسات الكهروستاتيكية للكشف عن موجات البلازما وإطلاقها، لقياس وجود عدم استقرار البلازما، ولرسم خريطة للبنية المتماسكة الموجودة في البلازما، مثل الطبقات المزدوجة والأطنان الصلبة.
