우리는 스스로 구축하려는 연구원을 위해 쉽게 구할 수 있는 실험실 재료를 사용하여 Langmuir 프로브 및 발광 프로브를 만드는 방법에 대한 단계별 프로토콜을 제공합니다. 실험실에서 쉽게 구할 수 있는 재료를 사용하면 플라즈마 진단을 위한 정전기 프로브를 더 저렴하고 쉽게 구축 및 유지 관리할 수 있으며 시스템을 다양한 실험실 설정에 더 잘 적응할 수 있습니다. 당사의 구축 프로토콜에 사용되는 진공 인터페이스는 다른 저압 장치의 피드스루 방법으로도 사용할 수 있습니다.
이 프로토콜 진공 기술을 수행할 때 전기 연속성 검사, 세라믹 페이스트 경화 및 프로브의 취약성 관리는 처음에는 어려워 보일 수 있습니다. 먼저 Langmuire 프로브를 생성합니다. 1/4인치 직경의 스테인리스 스틸 튜브를 프로브 샤프트로 사용합니다.
프로브가 챔버 길이의 절반 이상을 축 방향으로 덮을 수 있도록 튜브를 자릅니다. B-4-8 유니온 튜브 피팅과 함께 SS-8-UT-A-810 어댑터를 사용하여 황동 튜브를 통해 샤프트의 구부러지지 않은 면을 맞춥니다. B-810-1 또는 스웨즈락 인터페이스를 통해 맞춤형 플랜지에서 뻗어 나오는 1/2인치 황동 튜브를 사용하여 프로브 샤프트를 축 방향으로 지지합니다.
B-400-1 또는 스웨즈락 피팅을 통해 프로브 샤프트의 구부러지지 않은 끝을 BNC 하우징에 연결합니다. 두 개의 단일 보어 알루미나 튜브를 통해 금으로 코팅된 니켈 와이어를 끼우고 프로브 샤프트 내부에 더 두꺼운 튜브를 맞춥니다. 금으로 코팅된 니켈 와이어의 한쪽 끝을 벗겨진 와이어 조각에 스폿 용접하여 프로브 샤프트 끝에 있는 BNC 피드 스루의 펜에 용접합니다.
그런 다음 금도금 와이어를 절단하여 벗겨진 와이어가 있는 조인트가 알루미나 튜브 내부에 맞도록 하여 프로브 샤프트와의 단락을 방지합니다. 탄탈륨 시트를 펀칭하여 1/4 인치 대패 Langmuir 프로브 팁을 만들고 팁 가장자리에 금으로 코팅된 니켈 와이어의 다른 쪽 끝에 스폿 용접하여 프로브 팁을 경계 플레이트의 축에 수직으로 설정합니다. 피복 내부를 측정하는 동안 프로브 본체가 경계판에 닿지 않도록 프로브 팁을 약간 앞으로 배치합니다.
모든 조인트를 세라믹 페이스트로 밀봉하여 프로브 회로 구성 요소를 플라즈마로부터 절연하고 열 가이를 사용하여 세라믹 조인트를 5-10분 동안 굽습니다. 멀티미터를 사용하여 프로브 팁과 BNC 커넥터 사이의 저항을 측정합니다. 연속성이 입증되면 프로브를 진공 챔버에 넣을 준비가 된 것입니다.
원통형 투광 프로브를 구축하려면 단일 보어 튜브 대신 1/8인치 2 보어 알루미늄 튜브를 사용하는 것을 제외하고 앞에서 설명한 절차를 따르십시오. 0.025mm 직경의 텅스텐 와이어를 약 1cm로 자르고 텅스텐 필라멘트를 금으로 코팅 된 와이어에 스폿 용접합니다. 세라믹 페이스트로 대체 조인트를 밀봉하여 페이스트가 텅스텐 필라멘트에 닿지 않도록 합니다.
두 BNC 끝 사이의 연속성을 확인합니다. 챔버에 가스를 넣기 전에 이온 게이지를 켜서 기본 압력을 확인하십시오. 그렇지 않으면 시스템에 누출이 있는지 확인하십시오.
펜을 사용하여 숫자가 플러스 또는 마이너스 0.01밀리토르 내에서 부동할 때까지 baratron 디스플레이를 보정합니다. 니들 밸브가 닫힌 위치에 있는지 확인하십시오. 그런 다음 차단 밸브를 열고 baratron 판독값에 압력 변화가 없는지 확인합니다.
니들 밸브의 손잡이를 천천히 돌려 필요한 압력에 도달할 때까지 가스를 챔버로 방출합니다. 전압 전원 공급 장치를 켜고 전압을 음의 60볼트로 설정하여 아르곤의 최대 이온화 단면적에 충분한 전자 에너지를 제공합니다. 그런 다음 필라멘트의 가열 전원 공급 장치를 켜고 방전 전류가 필요한 값을 읽을 때까지 레벨을 천천히 조정합니다.
전압 공급을 경계판에 연결하고 바이어스를 원하는 수준으로 조정합니다. 그런 다음 측정을 진행합니다. 프로브를 데이터 수집 및 제어 회로에 부착하고 프로브에 인가된 전압을 스위프하는 동시에 프로브에서 끌어온 전류를 측정합니다.
현재 전압 트레이스를 저장합니다. 방사형 프로브, 데이터 수집 및 제어 회로를 사용한 반복 데이터 수집. Langmuir 프로브는 4가지 다른 구성으로 제작되었으며 J는 1에서 4까지의 정수인 LPJ로 레이블이 지정되었습니다.
프로브 설계에는 원통형 Langmuir 프로브 LP 1개, 양면 Langmuir 프로브(LP 2개), 평면 Langmuir 프로브(LP 3개)가 포함되며, 측면이 세라믹 페이스트로 밀봉된 경계판을 향하고 있으며, 측면이 세라믹 페이스트로 덮인 경계판에서 반대쪽을 향하는 평면형 Langmuir 프로브(LP 4)가 있습니다. Langmuir 프로브와 missive 프로브 전위 측정의 비교가 여기에 나와 있습니다. 4가지 Langmuir 프로브 유형 모두를 missive 프로브 측정과 비교하여 플라즈마 경계 근처, 특히 프리 시스 영역에서 플라즈마 전위를 얼마나 잘 측정하는지 확인했습니다.
Langmuir 프로브가 플라즈마 전위를 측정하는 데 사용되는 방식이 정확한 결과를 제공하는지 여부를 결정하기 위해 다양한 프로브 설계를 테스트했습니다. 모든 Langmuir 프로브 측정은 플라즈마 전위의 허용 프로브 측정과 비교되었습니다. 프리 시스(pre sheath)에서 모든 Langmuir 프로브가 측정한 플라즈마 전위는 허용 프로브로 측정한 플라즈마 전위와 다릅니다.
그 차이는 피복 가장자리에 가까워질수록 넓어지며 많은 전자 온도의 값으로 성장합니다. 플라즈마의 벌크에서 LP 2에 의한 측정에서 얻은 온도, 밀도, 구매 길이 및 자식 Langmuir 피복 길이와 같은 플라즈마 매개변수가 여기에 표시됩니다. 이러한 매개변수는 평면 Langmuir 프로브의 공칭 피복 두께를 적절하게 추정하는 데 도움이 됩니다.
이 프로토콜을 성공적으로 수행하려면 세라믹 페이스트를 건조할 때 모든 기포를 구워야 합니다. 그리고 프로브를 진공 챔버에 넣기 전에 프로브 테이프와 BNC 헤드 사이의 연속성 확인과 프로브 테이프와 프로브 샤프트 사이의 설치 확인을 잊지 마십시오. 정전기 프로브는 플라즈마 파동을 감지 및 발사하여 플라즈마 불안정성의 존재를 측정하고 이중층 및 고체 톤과 같은 플라즈마에서 발견되는 일관된 구조를 매핑하는 데 사용됩니다.
