Fornecemos um protocolo passo-a-passo sobre como fazer sondas Langmuir e sondas emissivas usando material de laboratório prontamente disponível para pesquisadores que desejam construir a si mesmos. O uso de material prontamente disponível no laboratório torna mais barato e fácil construir e manter sondas eletrostáticas para diagnóstico de plasma e torna o sistema mais adaptável a diferentes configurações de laboratório. A interface de vácuo usada em nosso protocolo de construção também pode ser usada como métodos de alimentação para outros dispositivos de baixa pressão.
Ao realizar este protocolo, as técnicas de vácuo verificam a continuidade elétrica, a cura da pasta cerâmica e o gerenciamento da fragilidade da sonda podem parecer desafiadores no início. Comece construindo as sondas Langmuire. Tome um tubo de aço inoxidável de um quarto de polegada de diâmetro como eixo da sonda.
Corte o tubo para que a sonda possa cobrir axialmente mais da metade do comprimento da câmara. Encaixe o lado não dobrado do eixo através de um tubo de latão por um adaptador SS-4-UT-A-8 em combinação com um encaixe de tubo B-810-6 Union. Use um tubo de latão de meia polegada que se estende para fora dos flanges personalizados através de uma interface B-810-1 OU Swagelok para fornecer suporte axial para o eixo da sonda.
Conecte a extremidade não dobrada do eixo da sonda à carcaça BNC através de um encaixe B-400-1 OU Swagelok. Encaixe o fio de níquel revestido a ouro através de dois tubos de alumina de furo único, encaixando o tubo mais espesso dentro do eixo da sonda. Solda pontualmente uma extremidade do fio de níquel revestido de ouro em um pedaço de fio descascado, que é colocado na caneta da alimentação BNC, na extremidade do eixo da sonda.
Em seguida, corte o fio revestido de ouro para que a junta com o fio descascado se encaixe dentro do tubo de alumina para evitar curto-circuito com o eixo da sonda. Perfure uma folha de tântalo para fazer uma ponta de ponta de ponta da sonda Langmuir e solde pontualmente na outra extremidade do fio de níquel revestido de ouro na borda da ponta, ajustando a ponta da sonda normal ao eixo da placa de contorno. Posicione a ponta da sonda ligeiramente para a frente de modo que o corpo da sonda não toque a placa limite durante as medições dentro da bainha.
Sele todas as juntas com pasta cerâmica para isolar os componentes do circuito da sonda do plasma e use um aquecedor para assar as juntas cerâmicas por cinco a 10 minutos. Use um multímetro para medir a resistência entre a ponta da sonda e o conector BNC. Se a continuidade for demonstrada, a sonda está pronta para ser colocada na câmara de vácuo.
Para construir uma sonda admissiva cilíndrica, siga o procedimento descrito anteriormente, com exceção de usar um tubo de alumínio de dois furos de oitava polegada em vez de um tubo de furo único. Corte o fio de tungstênio de 0,025 milímetro de diâmetro para cerca de um centímetro e solde o filamento de tungstênio em fios revestidos de ouro. Sele as juntas alt com pasta cerâmica, certificando-se de que a pasta não entre no filamento de tungstênio.
Verifique a continuidade entre as duas extremidades do BNC. Ligue o manômetro de íons para verificar a pressão base antes de colocar gás na câmara. Caso contrário, verifique se há vazamentos no sistema.
Use a caneta para calibrar o visor baratron até que o número flutue dentro de mais ou menos 0,01 militorr. Certifique-se de que a válvula da agulha está em uma posição fechada. Em seguida, abra a válvula de desligamento e verifique se não há mudança de pressão na leitura do baratron.
Gire lentamente o botão da válvula da agulha para liberar o gás na câmara até que a pressão necessária seja atingida. Ligue a fonte de alimentação de tensão e ajuste a tensão para 60 volts negativos para fornecer energia eletrônica suficiente para a seção transversal de ionização máxima de Argonne. Em seguida, ligue a fonte de alimentação de aquecimento para os filamentos e ajuste lentamente o nível até que a corrente de descarga leia o valor necessário.
Conecte a fonte de tensão à placa de contorno e ajuste o viés para o nível desejado. Em seguida, prossiga com a medição. Conecte a sonda ao circuito de aquisição e controle de dados e prossiga para varrer a tensão aplicada à sonda enquanto mede simultaneamente a corrente puxada pela sonda.
Salve o rastreamento de tensão de corrente. Repita a aquisição de dados com as sondas admissivas, aquisição de dados e circuito de controle. As sondas de Langmuir foram construídas em quatro configurações diferentes, e foram rotuladas como LPJ, com J sendo um inteiro de um a quatro.
Os desenhos da sonda incluíram a sonda cilíndrica Langmuir LP um, a sonda Langmuir dupla face, LP dois, a sonda plaina Langmuir, LP três, com o lado voltado para a placa limite selado por pasta cerâmica, e a sonda planar Langmuir, LP quatro, com o lado voltado para longe da placa limite coberto por pasta cerâmica. A comparação entre as medidas da sonda de Langmuir e de uma sonda missiva são mostradas aqui. Todos os quatro tipos de sonda de Langmuir foram comparados com medidas de sonda missiva para determinar quão bem eles medem potenciais plasmáticos próximos aos limites plasmáticos, especificamente na região pré-bainha.
Diferentes desenhos de sondas foram testados para determinar se a maneira como as sondas de Langmuir são usadas para medir potenciais plasmáticos fornece resultados precisos. Todas as medidas da sonda de Langmuir foram comparadas com as medidas admissivas da sonda do potencial plasmático. Na pré-bainha, todos os potenciais plasmáticos medidos pela sonda de Langmuir diferem daqueles medidos por sondas admissivas.
A diferença aumenta com a proximidade da borda da bainha, crescendo para um valor de muitas temperaturas eletrônicas. Parâmetros do plasma, tais como temperatura, densidade, comprimentos para comprar e comprimentos da bainha de Langmuir criança obtidos a partir das medidas por LP dois na maior parte do plasma são mostrados aqui. Esses parâmetros ajudam a estabelecer boas estimativas da espessura nominal da bainha para sondas planas de Langmuir.
Para realizar com sucesso este protocolo, leve ao forno todas as bolhas de ar ao secar a pasta cerâmica. E antes de colocar a sonda na câmara de vácuo, não se esqueça de fazer a verificação de continuidade entre a fita de sonda e a cabeça BNC, e também a verificação de instalação entre a fita de sonda e o eixo da sonda. Sondas eletrostáticas são usadas para detectar e lançar as ondas de plasma para medir a presença das instabilidades do plasma e mapear a estrutura coerente encontrada no plasma, como camadas duplas e toneladas sólidas.
