Waiting
Processando Login

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Engineering
Click here for the English version

Engineering

Создание зондов Ленгмюра и эмиссионных зондов для измерения плазменного потенциала в низкотемпературной плазме низкого давления

Published: May 25, 2021 doi: 10.3791/61804
Automatic Translation
*1, *1, *2
1Department of Engineering Physics, University of Wisconsin, 2Department of Physics & Biophysics, University of San Diego
* These authors contributed equally

Summary

Основная цель этой работы — облегчить исследовательским группам, незнакомым с ленгмюровскими зондами и эмиссионными зондами, их использование для диагностики плазмы, особенно вблизи границ плазмы. Мы делаем это, демонстрируя, как создавать датчики из легкодоступных материалов и расходных материалов.

Abstract

С момента своего изобретения Ленгмюром в начале 1920-х годов зонды Ленгмюра уже давно используются в экспериментальных исследованиях физики плазмы в качестве основного средства диагностики потоков частиц (т.е. потоков электронов и ионов) и их локальных пространственных концентраций, для измерения температуры электронов и электростатического потенциала плазмы. Для измерения потенциалов плазмы используются эмиссионные зонды. Протоколы, представленные в этой работе, служат для демонстрации того, как эти зонды могут быть построены для использования в вакуумной камере, в которой плазменный разряд может быть ограничен и поддерживаться. Это включает в себя вакуумные методы для создания того, что, по сути, является электрическим проходом, вращающимся и переводимым. Конечно, можно приобрести комплексные системы зондов Ленгмюра, но они также могут быть построены пользователем со значительной экономией средств и в то же время более непосредственно адаптированы к их использованию в конкретном эксперименте. Мы описываем использование ленгмюровских зондов и эмиссионных зондов для картирования электростатического плазменного потенциала от тела плазмы до области оболочки границы плазмы, которая в этих экспериментах создается отрицательно смещенным электродом, погруженным в плазму, с целью сравнения двух методов диагностики и оценки их относительных преимуществ и недостатков. Несмотря на то, что преимущество ленгмюровских зондов заключается в том, что они наиболее точно измеряют плотность плазмы и электронную температуру, излучающие зонды могут более точно измерять электростатические потенциалы плазмы по всей плазме, вплоть до области оболочки включительно.

Introduction

В течение этого первого столетия исследований физики плазмы, начиная с открытий Ленгмюром в 1920-х годах среды нового состояния вещества, плазмы, зонд Ленгмюра оказался единственным наиболее важным средством диагностики параметров плазмы. Отчасти это верно из-за его необычайного диапазона применимости1. В плазме, встречаемой спутниками 2,3,4, в экспериментах по обработке полупроводников,5,6,7,8 на краях плазмы, заключенной в токамаках,9,10,11 и в широком спектре экспериментов по физике плазмы, зонды Ленгмюра использовались для измерения плотности плазмы и температур в диапазонах 10 8≤≤1019 м-3 и 10-3≤Тэ≤102эВ  соответственно. Одновременно в 1920-х годах он изобрел зонд, ныне названный в его честь, и излучающий зонд12. В настоящее время эмиссионный зонд в основном используется для диагностики потенциала плазмы. Несмотря на то, что он не может измерить всю широту параметров плазмы, как зонд Ленгмюра, он также является широко используемой диагностикой, когда речь идет об измерении потенциала плазмы, или, как его иногда называют, электростатического потенциала пространства. Например, излучающий зонд может точно измерять космические потенциалы даже в вакууме, где зонды Ленгмюра не способны что-либо измерить.

Базовая настройка зонда Ленгмюра заключается в том, чтобы поместить электрод в плазму и измерить собранный ток. Полученные вольт-амперные характеристики могут быть использованы для интерпретации параметров плазмы, таких как электронная температура Te, электронная плотность ne и плазменный потенциал φ13. Для максвелловской плазмы зависимость между собранным электронным током Ie (принятым как положительный) и зондовым смещением VB может быть выражена как14:

Equation 1

где Ie0 – ток насыщения электронов,

Equation 2

где S – собирающая площадь зонда, Equation 9 – объемная электронная плотность, e – заряд электрона, Te – температура электрона, me – масса электрона. Теоретическая зависимость вольт-амперных характеристик для тока электронов проиллюстрирована двумя способами на рисунке 1А и рисунке 1Б. Заметим, что уравнение (1a,b) применимо только к объемным электронам. Тем не менее, ленгмюровские зондовые токи могут обнаруживать потоки заряженных частиц, и корректировка должна быть произведена в присутствии первичных электронов, электронных пучков, ионных пучков и т. д. Подробнее см. Hershkowitz14 .

В этой статье мы рассмотрим идеальный случай максвелловских функций распределения энергии электронов (EEDF). Конечно, есть много обстоятельств, при которых возникают неидеальности, но они не являются предметом данной работы. Например, в плазменных системах травления и осаждения материалов, как правило, генерируемых и поддерживаемых радиочастотами, используются молекулярные газовые сырье, которые производят летучие химические радикалы в плазме, а также различные виды ионов, включая отрицательно заряженные ионы. Плазма становится электроотрицательной, то есть имеющей значительную долю отрицательного заряда в квазинейтральной плазме в виде отрицательных ионов. В плазме с молекулярными нейтралями и ионами неупругие столкновения между электронами и молекулярными частицами могут приводить к провалам15 в вольт-амперных характеристиках, а присутствие холодных отрицательных ионов, холодных по отношению к электронам, может приводить к значительным искажениям16 в окрестности плазменного потенциала, которые, конечно, не являются максвелловскими характеристиками. Мы продолжили эксперименты в работе, обсуждаемой в этой статье, в плазме разряда постоянного тока с одним ионным видом благородного газа (аргона), свободной от такого рода немаксвелловских эффектов. Тем не менее, в этих разрядах обычно обнаруживается бимаксвелловская ФРЭЭ, вызванная присутствием вторичной электронной эмиссии17 от стенок камеры. Этот компонент более горячих электронов обычно кратен температуре холодных электронов и менее 1% плотности, что обычно легко отличить от объемной электронной плотности и температуры.

По мере того, как VB становится более отрицательным, чем φ, электроны частично отталкиваются отрицательным потенциалом поверхности зонда, и наклон ln(Ie) по отношению к VB равен e/Te, т.е. 1/TэВ , где TэВ – температура электрона в эВ, как показано на рисунке 1B. После определения TэВ плотность плазмы может быть получена как:

Equation 3

Ионный ток получается иначе, чем электронный. Ионы считаются «холодными» из-за их относительно большой массы, Mi >> me, по сравнению с массой электрона, таким образом, в слабоионизированной плазме ионы находятся в достаточно хорошем тепловом равновесии с атомами нейтрального газа, находящимися при температуре стенки. Ионы отталкиваются оболочкой зонда, если VB ≥ φ , и собираются, если VB < φ. Собранный ионный ток приблизительно постоянен для зондов с отрицательным смещением, в то время как поток электронов к зонду уменьшается при напряжениях смещения зонда, более отрицательных, чем потенциал плазмы. Поскольку ток насыщения электронами намного больше, чем ток насыщения ионов, суммарный ток, собираемый зондом, уменьшается. По мере того, как смещение зонда становится все более отрицательным, падение собираемого тока велико или мало в зависимости от температуры электрона холодной или горячей, как описано выше в уравнении (1а). Уравнение для ионного тока в этом приближении имеет вид:

Equation 4

где

Equation 5

и

Equation 6

Мы отмечаем, что постоянный поток ионов, собираемый зондом, превышает случайный поток тепловых ионов из-за ускорения вдоль оболочки зонда и, таким образом, ионы достигают края оболочки зонда со скоростьюБома 18, uB, а не с тепловой скоростью ионов19. А ионы имеют плотность, равную электронам, так как преоболочка квазинейтральна. Сравнивая ток ионного и электронного насыщения в уравнениях 5 и 2, мы видим, что вклад ионов в ток зонда меньше, чем вклад электронов Equation 10в раз. В случае аргоновой плазмы этот коэффициент составляет около 108.

Существует резкая точка перехода, когда электронный ток переходит от экспоненциального к постоянному, известная как «колено». Смещение зонда в колене может быть аппроксимировано как плазменный потенциал. В реальном эксперименте это колено никогда не бывает острым, а закругленным из-за эффекта пространственного заряда зонда, то есть расширения оболочки, окружающей зонд, а также из-за загрязнения зонда и шума плазмы13.

Метод зонда Ленгмюра основан на токе сбора, в то время как метод эмиссионного зонда основан на излучении тока. Излучающие зонды не измеряют ни температуру, ни плотность. Вместо этого они обеспечивают точные измерения потенциала плазмы и могут работать в различных ситуациях из-за того, что они нечувствительны к потокам плазмы. Теории и использование эмиссионных зондов подробно обсуждаются в тематическом обзоре Шихана и Гершковица20 и ссылках в нем.

Для плотности плазмы 1011 ≤n e ≤ 1018 м-3 рекомендуется метод точки перегиба в пределе нулевого излучения, который заключается в том, чтобы взять ряд вольт-амперных кривых, каждая из которых имеет различные токи нагрева нити накала, найти напряжение смещения точки перегиба для каждой вольт-амперной дорожки и экстраполировать точки перегиба на предел нулевого излучения, чтобы получить плазменный потенциал, как показано на рисунке 2.

Принято считать, что методы Ленгмюра и эмиссионного зонда согласуются в квазинейтральной плазме, но расходятся в оболочке, области плазмы, контактирующей с границей, в которой появляется пространственный заряд. Исследование фокусируется на потенциале плазмы вблизи границ плазмы, в плазме с низкой температурой и низким давлением, чтобы проверить это распространенное предположение. Для сравнения измерений потенциала с помощью зонда Ленгмюра и эмиссионного зонда потенциал плазмы также определяется путем применения метода точки перегиба к датчику Ленгмюра I-V, как показано на рисунке 3. Принятосчитать1 , что плазменный потенциал находится путем нахождения напряжения смещения зонда, при котором вторая производная от собранного тока дифференцируется по напряжению смещения, Equation 11то есть пику кривой dI/dV , по отношению к напряжению смещения зонда. На рисунке 3 показано, как находится этот максимум в dI/dV, точка перегиба вольт-амперной характеристики.

Датчики Ленгмюра (собирающие) и эмиссионные (излучающие) имеют различные вольт-амперные характеристики, которые также зависят от геометрии наконечника датчика, как показано на рисунке 4. Эффект пространственного заряда зонда должен быть учтен перед изготовлением зонда. В экспериментах для планарных зондов Ленгмюра мы использовали планарный танталовый диск диаметром 1/4 дюйма. Мы могли бы собирать больше тока и получать более крупные сигналы с большим диском. Однако для того, чтобы можно было применить приведенные выше анализы, площадь зонда Ap должна быть меньше, чем площадь потерь электронов камеры Aw, удовлетворяянеравенству Equation 1221 . Для цилиндрического зонда Ленгмюра мы использовали вольфрамовую проволоку толщиной 0,025 мм и длиной 1 см для цилиндрического зонда Ленгмюра и такую же толщину для вольфрамовой проволоки для излучающего зонда. Важно отметить, что для цилиндрических ленгмюровских зондов для плазменных параметров этих экспериментов радиус наконечника зонда rp значительно меньше его длины, Lp, и меньше, чем длина Дебая, λD; то есть, Equation 13, и Equation 14. В этом диапазоне параметров, применяя теорию Orbital Motion Limited и ее развитие Лафрамбуазомдля случая тепловых электронов и ионов, мы находим, что для напряжений смещения зонда, равных или превышающих плазменный потенциал, собранный электронный ток может быть параметризован функцией Equation 15вида , где экспонента Equation 16. Важным моментом здесь является то, что для значений этой экспоненты меньше единицы метод точки перегиба для определения потенциала плазмы, описанный в параграфе выше, применим и к цилиндрическим ленгмюровским зондам.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Создание зондов Ленгмюра и эмиссионных зондов для установки в вакуумную камеру

  1. Планарный зонд Ленгмюра (подробнее см. рис. 5 )
    1. Возьмите трубку из нержавеющей стали диаметром 1/4 дюйма в качестве стержня зонда и согните один конец на желаемый угол 90 °.
    2. Обрежьте отогнутую сторону на длину так, чтобы зонд мог в осевом направлении охватить более половины длины камеры.
    3. Установите разогнутую сторону вала через латунную трубку с помощью адаптера SS-4-UT-A-8 в сочетании с соединительным трубным обжимным фитингом B-810-6.
    4. Используйте латунную трубку диаметром 1/2 дюйма, выходящую из изготовленных по индивидуальному заказу фланцев через интерфейс B-810-1-OR swagelok, чтобы обеспечить осевую опору вала датчика.
    5. Подсоедините разогнутый конец вала пробника к корпусу BNC через фитинг B-400-1-OR swagelok, как показано на рисунке 6.
    6. Вставьте никелевую проволоку с золотым покрытием в две однопроходные трубки из глинозема (диаметром 1/8 дюйма и 3/16 дюйма), а более толстая проволока помещается внутрь вала зонда, как показано на рисунке 7.
    7. Приварите один конец никелевой проволоки с золотым покрытием к куску зачищенной проволоки, который припаян к штифту проходного отверстия BNC на конце вала датчика.
    8. Разрежьте проволоку с золотым покрытием по длине таким образом, чтобы соединение с зачищенной проволокой входило внутрь трубки из глинозема, чтобы предотвратить короткое замыкание с валом зонда.
    9. Пробейте танталовый лист, чтобы получить плоский наконечник зонда Ленгмюра (1/4 дюйма в диаметре)
    10. Приварите другой конец никелевой проволоки с золотым покрытием к краю наконечника зонда и установите наконечник щупа перпендикулярно оси ограничительной пластины.
    11. Расположите наконечник зонда немного вперед, чтобы корпус датчика не касался ограничительной пластины во время проведения измерений внутри оболочки.
    12. Загерметизируйте все соединения керамической пастой (например, цементом Sauereisen Cement No 31), чтобы изолировать компоненты контура зонда от плазмы. С помощью теплового пистолета запекайте керамические швы в течение 5-10 минут.
    13. С помощью мультиметра измерьте сопротивление между наконечником щупа и разъемом BNC. Если проявляется непрерывность, зонд готов к помещению в вакуумную камеру.
  2. Построение цилиндрического излучающего пробника (подробнее см. рис. 8 )
    1. Выполните шаги 1.1.1-1.1.4 и повторите шаги 1.1.5-1.1.7 на одном и том же валу зонда дважды, за исключением использования трубки из глинозема 1/8 дюйма с двумя отверстиями вместо однопроходной.
    2. Отрежьте вольфрамовую проволоку диаметром 0,025 мм примерно до 1 см.
    3. Точечная сварка вольфрамовой нити на проволоку с золотым покрытием.
    4. Загерметизируйте все стыки керамической пастой и следите за тем, чтобы керамическая паста не попала на вольфрамовую нить.
    5. Проверьте непрерывность между двумя концами BNC.

2. Генерация плазмы

  1. Включите ионный манометр, чтобы проверить базовое давление перед подачей газа в камеру. Продолжайте обнуление баратронного манометра, если давление находится в низком диапазоне 10-6 Торр. В противном случае проверьте утечку в системе. Положения игольчатого клапана и запорное значение являются открытыми и закрытыми соответственно.
  2. Используйте пластиковую отвертку для калибровки баратронного дисплея до тех пор, пока число не станет колебаться в пределах ±0,01 мТорр.
  3. Закройте игольчатый клапан так, чтобы он аккуратно сидел в закрытом положении.
  4. Откройте запорный клапан. Убедитесь, что на показаниях баратрона нет изменений давления.
  5. Медленно поворачивайте ручку игольчатого клапана, чтобы выпустить газ в камеру, пока давление не достигнет необходимого для эксперимента. Типичное рабочее давление составляет 10-5 ~ 2 x 10-3 торр. Рабочими газами были аргон, ксенон, криптон, кислород и т.д.
  6. Включите источник питания KEPCO и установите напряжение на -60 Вольт, чтобы обеспечить достаточную энергию электронов для максимального ионизационного сечения аргона. Включите питание нагрева нитей накала и медленно регулируйте уровень до тех пор, пока ток разряда не покажет необходимое значение. Ток разряда имеет тенденцию быстро падать в первые несколько минут. Продолжайте регулировать текущий уровень в течение примерно 30 минут, пока разряд не стабилизируется
  7. Подключите источник напряжения к ограничительной пластине и отрегулируйте смещение до нужного уровня.

3. Снимите мерки

ПРИМЕЧАНИЕ: Вольт-амперные характеристики для датчиков Ленгмюра и эмиссионных зондов регистрируются 16-битной платой сбора данных, управляемой программой Labview. Подробности здесь не представлены, так как у разных пользователей разные предпочтения по сбору данных. Тем не менее, существует протокол использования зондов.

  1. Возьмем линию нагрузки: получите вольт-амперную кривую без какого-либо плазменного разряда в камере со всеми соединениями, выполненными между зондом и его измерительной цепью (см. рис. 9, рис. 10 и рис. 11 для установки UW-Madison и USD).
  2. Зонды Ленгмюра
    1. Очистите наконечник зонда (этот шаг имеет решающее значение, так как чистый зонд имеет более острое «колено», чем грязный зонд), сместив зонд в положительную сторону, чтобы собрать большой электронный ток.
      1. Подайте ток через зонд с переменным источником питания и напряжением 50 Ом на станок для нагрева наконечника, чтобы испарить слой примесей, который сразу же прикрепляется к поверхности зонда в плазме, и увеличить удельное поверхностное сопротивление зонда.
      2. Медленно увеличивайте смещение в положительную сторону, чтобы превзойти плазменный потенциал, позволяя зонду начать получать ток насыщения электронами.
      3. Продолжайте повышать потенциал; Как только вы увидите, что наконечник зонда светится вишнево-красным цветом, зонд чист. Необходимо иметь вид на наконечник зонда в плазме через вакуумный вьюпорт.
      4. Будьте осторожны и бдительны при изменении смещения датчика. Если позволить зонду нагреться слишком сильно, сам наконечник зонда может деформироваться, и могут произойти худшие вещи, например, в наконечнике могут быть отверстия, он может испариться, он может упасть; Провода могут расплавиться и потерять изоляцию и так далее.
      5. Подключите зонд к цепи сбора данных и управления (эта часть будет варьироваться от лаборатории к лаборатории) и приступайте к измерению напряжения, приложенного к датчику, одновременно измеряя ток, потребляемый зондом. Сохраните вольт-амперную трассу.
    2. Подключите зонд к цепи сбора данных и управления (эта часть будет варьироваться от лаборатории к лаборатории) и приступайте к измерению напряжения, приложенного к датчику, одновременно измеряя ток, потребляемый зондом. Сохраните вольт-амперную трассу.
  3. Излучающие зонды
    1. Повторите шаг 3.2.2 с цепью сбора данных и управления излучательным зондом.

4. Анализ данных

  1. Зонды Ленгмюра (см. рис. 12, рис. 13 для получения более подробной информации).
    1. Вычтите линию нагрузки из общей вольт-амперной характеристики.
    2. Подбираем ток насыщения ионами и вычитаем из остальных вольт-амперных характеристик.
    3. Возьмите естественный логарифм тока и постройте его в зависимости от напряжения датчика.
    4. Возьмем линейные аппроксимации переходной области и тока насыщения отдельно.
    5. Возьмем обратный наклон переходной области и получим значение электронной температуры.
    6. Получите плотность плазмы, подставив ток на пересечении, где две подогнанные линии пересекаются друг с другом, в уравнение 3.
    7. Примените метод точки перегиба к трассировке зонда Ленгмюра и определите потенциал плазмы.
  2. Эмиссионный зонд (см. рис. 2).
    1. Повторите шаги 4.1.1-4.1.2 для отдельных вольт-амперных характеристик, затем сгладьте каждую кривую.
    2. Дифференцируйте каждую вольт-амперную кривую и примените соответствующее сглаживание.
    3. Найдите пик каждого сглаженного dI/dV (точка перегиба).
    4. Примените линейную аппроксимацию к точкам перегиба.
    5. Получите плазменный потенциал, находя нулевое пересечение подогнанной линии.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Ленгмюровские зонды, которые, как известно, чувствительны к потокам и кинетической энергии частиц, которые они собирают, до сих пор считались достоверными для измерения потенциала плазмы, за исключением оболочек в оболочке. Но прямые сравнения потенциалов плазмы, измеренных ленгмюровскими зондами и эмиссионными зондами, показали, что в квазинейтральной области предварительной оболочки плазмы, непосредственно контактирующей с оболочкой со стороны плазмы, ленгмюровские зонды не обеспечивают точных измерений плазменного потенциала23. Плазменные потенциалы от плазменного объема в оболочке, измеренные четырьмя различными типами зондов Ленгмюра, сравнивались с потенциалами, измеренными эмиссионным зондом для четырех различных нейтральных давлений. Зонды Ленгмюра были построены в четырех различных конфигурациях (см. рис. 14) и обозначались как LPj , где j — целое число от 1 до 4. Цилиндрический зонд Ленгмюра - это LP1, LP2 , двусторонний зонд Ленгмюра, LP3, плоский зонд Ленгмюра со стороной, обращенной к ограничительной пластине, герметизированной керамической пастой, а LP4 - это плоский зонд Ленгмюра стороной, обращенной в сторону от ограничительной пластины, покрытой керамической пластиной. Сравнение измерений потенциала, выполненного с помощью зондов Ленгмюра, и измерений эмиссионного потенциала, показано на рисунке 15.

Хорошо известно, что в преоболочке ионы движутся к границе, чтобы создать структуру оболочки, и что скорость потока ионов колеблется от нуля до скорости Бома 18,20,21. Мы попытались выяснить экспериментально (см. рис. 16С), дают ли ленгмюровские зонды, используемые для измерения плазменных потенциалов, точные результаты в преоболочке. Параметры плазмы, такие как температура, плотность, длина Дебая и длина оболочки Чайлд-Ленгмюра, рассчитанные на основе измерений с помощью LP2 в основной части плазмы, приведены в таблице 1. Как упоминалось выше, мы пробовали различные конструкции зондов Ленгмюра, изолирующих с одной или другой стороны, а также проводящих на обеих сторонах диска. Мы сравнили все измерения зонда Ленгмюра с измерениями потенциала плазмы с помощью излучающего зонда. Мы обнаружили, что все ленгмюровские зонды измеряли плазменные потенциалы, которые отклонялись от потенциалов, измеренных эмиссионными зондами в оболочке, с разницей, которая положительна по отношению к потенциалу плазмы, измеренному эмиссионными зондами. Разница увеличивается по мере приближения к краю оболочки, возрастая до значения многих электронных температур. Разница становится очевидной на расстоянии трех-четырех толщин оболочки от границы. Репрезентативные результаты показаны на рисунке 15A-C. Эта разница является важным результатом. Это показывает, что общепринятое предположение, как правило, не соответствует действительности.

Figure 1
Рисунок 1: Электронный ток, собранный планарными ленгмюровскими зондами. Идеальный электронный ток (Ie) в зависимости от зондового смещения (VB) с учетом того, что в термодинамическом равновесии при температуре TeV присутствуют только объемные электроны и построены вертикальные оси как (A) линейные и (B) логарифмические. Обратите внимание, что эти данные получены путем вычитания ионного тока из тока зонда. Потенциал плазмы обозначается φ. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 2
Рисунок 2: Эмиссионный зонд, ток-вольт-характеристики и методы точек перегиба. А) Выборочный набор ВАХ трасс с помощью эмиссионного зонда в линейной шкале и Б) сглаженные кривые dI/dV. C) Плазменный потенциал определяется путем определения точки перегиба в пределе нулевого излучения Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 3
Рисунок 3: Вольт-амперная характеристика зонда Ленгмюра и метод перегиба для измерения потенциала плазмы. Плазменный потенциал, определяемый по I-V кривой зонда Ленгмюра с помощью метода точки перегиба Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 4
Иллюстрация 4: Характеристики расширения оболочки для плоских, цилиндрических и сферических наконечников зондов Ленгмюра для случая сбора и излучения. Нормированные вольт-амперные характеристики для А) собирающих зондов и Б) излучающих зондов с различной геометрией наконечника (плоской, цилиндрической и сферической). Эта цифра была изменена из Шихана и Гершковица20. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 5
Рисунок 5: Механическая схема планарного наконечника зонда Ленгмюра. Вольфрамовый или танталовый наконечник точечно приваривается к проволоке (позолоченной никелевой проволоке), выходящей за пределы керамической трубки. Керамический паст крепит керамическую трубку к трубке из нержавеющей стали. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 6
Рисунок 6: Корпус зонда Ленгмюра. Корпус зонда Ленгмюра, показанный с номерами деталей и размерами, рассчитан на вакуумные уплотнения на стенке вакуумной камеры, на разъеме коаксиального кабеля (здесь не показан, см. Приложение Рисунок 6) и скользящее вращающееся вакуумное уплотнение на валу зонда. Все трубные фитинги перечислены в таблице материалов. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 7
Иллюстрация 7: Виды изготовления наконечника зонда Ленгмюра и его соединения с валом зонда. А) Вид сзади и Б) вид сбоку планарного зонда Ленгмюра. Наконечник зонда точечно приварен к никелевой проволоке с золотым покрытием, которая проходит через две глиноземные трубки, более толстая из которых установлена на металлическом стержне. Все стыки герметизируются керамической пастой.

Figure 8
Рисунок 8: Схема эмиссионного наконечника зонда. Как и при изготовлении зонда Ленгмюра, нить накаливания (вольфрамовая проволока) приваривается точечной к позолоченной никелевой проволоке, выступающей из небольшой керамической трубки, покрывающей каждый стебель. Керамическое прошлое покрывает обнаженную никелевую проволоку и точечный сварной шов, а также скрепляет керамические трубки вместе и с трубками из нержавеющей стали. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 9
Рисунок 9: Измерительные цепи зондов Ленгмюра в Университете Висконсин-Мэдисон. А) Упрощенная измерительная схема для датчика Ленгмюра, Б) изготовленная по индивидуальному заказу плата сбора данных и ЦАП, используемая в Университете Висконсин-Мэдисон, и В) ее принципиальная схема. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 10
Рисунок 10: Измерительные цепи зондов Ленгмюра в долларах США. Биполярный блок питания операционного усилителя (4-квадрантный источник питания) и самодельная схема для взаимодействия с 16-битным сбором данных, управляемым компьютерными скриптами, используемыми в USD. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 11
Рисунок 11: Схемы измерения эмиссионных зондов в Университете Висконсин-Мэдисон и Доллар США. (A) Упрощенная схема измерительной цепи для излучающего зонда, а также (B) структурная схема нагревательного контура, используемого для излучающих зондов как в UW-Madison, так и в USD. Контур отопления более подробно описан в работе Yan S-L et al.26, из которой адаптирован этот рисунок. Пунктирной линией обозначена коробка цепи излучающего пробника, которая имеет два входа, один для напряжения нагрева и один для напряжения развертки, и два выхода для кабелей BNC, которые подключаются к излучающему пробнику. Схема сопряжения между отопительным контуром и системой сбора данных, используемой в долларах США, в (C). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 12
Рисунок 12: Разность между зондовым током и электронным током, собранным планарным ленгмюровским зондом. А) Выборка собранного тока в зависимости от смещения датчика. Ток насыщения ионов линейно настраивается в диапазоне от -85 В до -65 В. B) Вольт-амперная кривая после вычитания ионного тока Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 13
Рисунок 13: Собранные электронные токи, нанесенные на полулогарифмические шкалы, позволяющие измерять темперамент и плотность электронов. А) типичная вольт-амперная кривая в полулогарифмическом масштабе, полученная плоским диском Ленгмюра 1/4" б) линейная аппроксимация переходной области. Температура электронов определяется как 2,16 эВ от штуцера от -1,9 до -2,2 В. Плотность плазмы определяется путем вставки значения тока при переходе в уравнение 3. Таким образом, плазменный потенциал VP определяется примерно равным -0,4 В путем нахождения «колена», которое является местом пересечения двух аппроксимирующих линий. Более точный метод измерения плазменного потенциала показан на рисунке 3. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 14
Иллюстрация 14: Деталь зонда Ленгмюра с несколькими наконечниками. А) вид спереди и Б) вид сверху многозондового зонда Ленгмюра. Система (слева направо) состоит из цилиндрического зонда Ленгмюра, 2-стороннего планарного зонда Ленгмюра, планарного зонда Ленгмюра, покрытого керамической пастой спереди, планарного зонда Ленгмюра, покрытого сзади. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 15
Рисунок 15: Результаты сравнения различных зондов Ленгмюра с измерениями эмиссионного зондового потенциала плазмы вблизи границы плазмы. Профили плазменного потенциала для четырех различных конфигураций зондов Ленгмюра и для излучающего зонда отображаются для четырех различных нейтральных давлений; (A) 0,1 мТорр - (D) 1,0 мТорр. Пограничная пластина, создавшая структуру оболочки в плазме, была смещена при напряжении -100 Вольт. Ток разряда поддерживался на уровне 1,0 А. Эта панель рисунков адаптирована из Ref. 23. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 16
Иллюстрация 16: Схема откачки в вакуумной камере, магнитное удержание и схема эксперимента. Схема А) вакуумной системы и Б) поперечного сечения мультидипольной камеры, показывающая ряды магнитов, помогающих удерживать термически излучаемые электроны, которые показаны на рисунке В) ускоряются к стенке камеры таким образом, чтобы создать ионизационные столкновения с атомами нейтрального газа, образуя и удерживая плазму. Эта цифра была частично адаптирована из ссылки 23.

н (мТорр) Te (эВ) ne (1014 м-3) λДебай (м) dCL (м)
0.1 4,0 ± 0,1 3 ± 2 0.00086 0.0076
0.25 1,9 ± 0,1 10 ± 2 0.0003 0.0051
0.5 1,3 ± 0,1 22 ± 2 0.00018 0.0041
1 1,0 ± 0,1 39 ± 2 0.0001 0.003

Таблица 1: Параметры плазмы для экспериментов, описанных в ссылке 23, нейтральное давление, электронная температура и плотность, длина Дебая и длина Чайлда-Ленгмюра.

Дополнительный рисунок 1: Нити накаливания для термоэмиссионной эмиссии. А) Решетка нагревательных нитей и Б) прокладка проводов на дверце камеры. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот рисунок.

Дополнительный рисунок 2: Проволока опорной пластины ограничительной пластины. Вид сбоку на установку ограничительной пластины с вакуумного видового экрана. Из-за сброса лазерного луча, приваренного к пластине, пластина тяжелая и нуждается в поддержке сверху, чтобы сохранить свою ориентацию. Угол ограничительной пластины регулируется длиной проволоки. Сам провод прикреплен к пустому стержню зонда Ленгмюра, допущенному из фланца в верхней части камеры. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот рисунок.

Дополнительный рисунок 3: Питание смещения граничной пластины. Настройка питания смещения для граничной пластины, используемая для обеспечения отрицательного смещения, приводящего к образованию структуры оболочки в плазме, окружающей граничную пластину. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот рисунок.

Дополнительный Рисунок 4: Трубные фитинги для вращающегося и перемещаемого вакуумного уплотнения на валу зонда. Трубные обжимные фитинги, поставляемые с уплотнительными кольцами, легко доступны и могут использоваться для вращающихся и перемещаемых вакуумных уплотнений на полированной цилиндрической трубе. Они могут быть улучшены с помощью легкой обработки, чтобы увеличить внутренний диаметр на стороне, противоположной вакуумной камере. Полезно заказать латунный фитинг. Наконечники для трубок 1/4 дюйма используются для разделения 2 уплотнительных колец, вставленных в отверстие и сжатых концевой гайкой Cajon и толкателем, что позволяет трубке скручиваться и перемещаться в осевом направлении, сохраняя при этом вакуумное уплотнение. Уплотнительные кольца слегка смазаны вакуумной смазкой. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот рисунок.

Дополнительный рисунок 5: Ленгмюровские датчики для осевых измерений, но входящие в вакуумную камеру вне оси. Зонд Ленгмюра для небольших камер перед тем, как все стыки герметизируются керамикой. Трубка из глинозема с одним отверстием вставляется в вал зонда до тех пор, пока он не достигнет дна. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот рисунок.

Дополнительный рисунок 6: Схема вакуумного уплотнения BNC. A) Для комплектации вакуумного уплотнения датчика используется вакуумный ввод BNC в KF (также можно приобрести двойные и четыре разъема BNC). B) Для соединения с фитингом KF, который завершает крепление, можно использовать латунный фитинг с трубной резьбой, как показано на рисунке. Также обратите внимание, что проходные соединения BNC-KF доступны с разъемами BNC 2 и 4. При желании можно избежать использования специальных фланцев для излучающих зондов, для которых требуется 2 разъема BNC, таких как те, которые используются в UW-Madison. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот рисунок.

Дополнительный рисунок 7: Разница между последовательным повышением или понижением тепловых токов. Метод точки перегиба до предела нулевого излучения при А) от высокого к низкому нагреву и Б) от низкого к высокому нагреву. Давление составляет 0,25 мТорр, положение зонда находится в 30 мм от ограничительной пластины, которая смещена при -90 Вольт. Точки перегиба от высокого к низкому нагреву имеют меньшее распространение по подогнанной линии. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот рисунок.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Зонды Ленгмюра используются для измерения потока частиц в чрезвычайно широком диапазоне плотностей и температур плазмы, от космической плазмы, в которой электронная плотность составляет всего несколько частиц10-6-3, до краевой области термоядерной плазмы, где электронная плотность больше похожа на 10-20 м-3. Кроме того, с помощью зондов Ленгмюра были диагностированы температуры электронов от 0,1 до нескольких сотен эВ. Зонды Ленгмюра часто используются для измерения плотности и температуры плазмы. Нахождение электростатического потенциала плазмы тесно связано с получением этих двух измерений. С другой стороны, эмиссионные зонды, как правило, используются исключительно для измерения потенциала плазмы и используются в еще более широком диапазоне параметров плазмы. В данной работе подробно описывается, как создавать и использовать как зонды Ленгмюра, так и эмиссионные зонды в лабораторных условиях, в которых вакуумная камера используется для создания и удержания интересующей плазмы, а также обсуждаются критические ограничения использования зондов Ленгмюра в отношении их использования для точного измерения потенциалов плазмы вблизи границ плазмы, где образуются оболочки и оболочки.

Smith et al.27 обсуждают более строгие этапы анализа эмиссионных вольт-амперных трасс зондов для получения плазменного потенциала с использованием метода точки перегиба в пределе нулевого излучения. Пользователь в цифровом виде контролирует количество тепловых токов, один из которых должен быть равен нулю, и собирает вольт-амперную характеристику, аналогичную той, что описана для датчиков Ленгмюра, для каждого теплового тока. Сравнивая ионную ветвь вольт-амперных характеристик для «холодной развертки», то есть для нулевого теплового тока, со всеми остальными характеристиками (с положительными тепловыми токами), можно вывести аналоговое преобразование Ic — собранный ток и Ie — ток излучения соответственно.  Вольт-амперные характеристики сглаживаются и дифференцируются, а затем кривая dI/dV также сглаживается и строится относительно VB. Вычисляются напряжения смещения максимумов кривых dI/dV , которые являются точками перегиба вольт-амперных кривых, а затем используются для построения графика отношения Ie/Ic и Vinfl (напряжения смещения зонда в точке перегиба). Этот график подгоняется линейной экстраполяцией на напряжение смещения, где Ie/Ic стремится к нулю, и это напряжение смещения определяет Φ. Эту процедуру иногда называют «точкой перегиба в методе предела нулевого выброса».

Подробно описаны важнейшие этапы создания обоих датчиков, в частности, особое внимание уделяется вакуумным уплотнениям, которые позволяют вращать и перемещать валы зондов таким образом, чтобы наконечники зондов можно было расположить в соответствии с потребностями исследователя. Мы указали, где подходящие детали могут быть приобретены конкретными поставщиками, а где может потребоваться собственная обработка. Мы также описали основные этапы анализа, скорее как процесс применения теории зондов, чем как программно-зависимую версию этапов вычислительного кодирования, признавая, что каждая лаборатория может иметь в своем распоряжении различные вычислительные инструменты.

Ленгмюровские зонды, как и любая другая диагностика, имеют важные ограничения, некоторые из которых являются центральными для физических вопросов, которые мы рассматривали в этом сравнении зондовых методов, сравнение, которое можно кратко резюмировать следующим образом: в относительно низкотемпературной плазме низкого давления, менее 10 эВ, менее нескольких десятых Па нейтрального давления, Измерения потенциала планарного и цилиндрического зонда Ленгмюра отличаются от истинного потенциала плазмы в квазинейтральной оболочке. Но у них есть и другие ограничения. Метод ленгмюровского зонда чувствителен к потокам плазмы, и в зависимости от того, является ли поток сигнальным или шумовым, эта чувствительность может быть или не быть ограничением. Кроме того, могут возникнуть проблемы с вторичной электронной эмиссией, проблемы с столкновительностью плазмы в плазме более высокого давления, проблемы с ионизацией при слишком широком смещении и так далее. Эмиссионные зонды, конечно, не чувствительны к потокам плазмы, что делает их превосходящими ленгмюровские зонды в измерении плазменного потенциала вблизи границ, где образуются оболочки, сопутствующие ионным потокам к границе. Активной областью исследований, касающихся излучающих поверхностей на границе плазмы, является возможность существования обратных оболочек28 , которые могут образоваться, если излучение достаточно сильное, и если виртуальный катод, который может образоваться вокруг излучающей поверхности, действительно может захватывать ионы. Есть некоторые данные, свидетельствующие о том, что обратные оболочки29 могут, там, где они образуются, заставлять излучающие зонды плавать выше локального плазменного потенциала. Недавние эксперименты с сильно излучающими зондами в плазме более высокого давления (Pn > 3 мТорр), чем в представленных здесь экспериментах, в некоторой степениподтверждают эту точку зрения. Однако для низконапорной низкотемпературной плазмы с умеренными тепловыми токами, по-видимому, метод точки перегиба в пределе нулевого излучения не подвержен влиянию такого рода явлений. Наконец, мы упомянем еще одно ограничение, общее для обоих методов зондирования, а именно, что если плазма слишком плотная и горячая, зонды не могут механически выжить13, что приводит к верхним пределам, приведенным во введении.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторам нечего раскрывать.

Acknowledgments

Эта работа была частично профинансирована Министерством энергетики США (DOE) через грант DE-SC00114226 и Национальным научным фондом через гранты PHY-1464741, PHY-1464838, PHY-1804654 и PHY-1804240

Дань уважения Ною Гершковицу:
Ной Гершковиц внес новаторский вклад в физику плазмы, заслужив уважение и восхищение своих коллег и студентов, как ученый, так и человек.  «Физика, — объяснил он однажды, — похожа на пазл, который очень старый. Все детали изношены. Их края перепутаны. Некоторые кусочки были собраны неправильно. Они вроде как подходят, но на самом деле находятся не в тех местах, где нужно. Игра заключается в том, чтобы соединить их вместе правильным образом, чтобы узнать, как устроен мир.  Он умер 13 ноября 2020 года в возрасте 79 лет.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
0.001" thick tungsten wire Midwest Tungsten Service 0.001" Emissive probe filament
0.005" thick tantalum sheet Midwest Tungsten Service 0.005" Heating filament to generate plasma
1/2" Brass supprting tube
1/4" Brass Ferrule Set Swagelok B-400-SET Interface between stainless probe shaft and swagelok tube fitting
1/4" OD 304 or 315 stainless steel tube Swagelok SS-T4-S-035-20 Used to make the probe shaft, order seamless, sold in 20' lengths
Alumina tubes COORSTEK 65655, single bore 0.156" OD 0.094 ID single bore, double bore, quadruple bore, use for support structure for both emissive and Langmuir probes between the probe tip and shaft
Baratron gauge MKS Type 127 Display the pressure when there's gas flowing in the chamber
Brass Swagelok Tube Fitting Swagelok B-400-1-OR Tube fittings used on the probe
Brass Swagelok Tube Fitting Swagelok B-810-6 Tube fittings used on the probe
Brass Swagelok Tube Fitting Swagelok B-810-1-OR Tube fittings used on the probe
Ceramic liquid Sauereisen No. 31 Ceramic Encapsulant Liquid Mix with No.31 cement power to make the ceramic paste
Ceramic powder Sauereisen Cement Powder No. 31 Off-White There are Saureisen cements that cure with water, e.g. No.10 Powder
Gold plated nickel wire SYLVANIA ELECTRIC PRODUCT spod-welded to the probe tip to provide supports
Ion gauge controller Granville-Phillips 270 Gauge controller Heat up the ion gauge and display pressure inside the chamber
Mechanical pump Leybold D60 D60AC D60 D60AC Bring the pressure down to ~10 mTorr then serve as the backing pump for the turbo pump
needle valve Whitey SS-22RS4 Metering Micro-Needle Micrometer Valve 1/4" Tube Swagelok fittings
Power supply Kepco ATE 100-10M Voltage Bias supply of heating filament
Power supply Sorensen DCR 20-115B Heating supply of heating filament
shutoff valve Kurt J. Lesker Nupro SS-4BK Knob handle, for 1/4" tubing, swagelok fittings
Stainless Steel Ultra-Torr Vacuum Fitting Swagelok SS-4-UT-A-8 Tube fittings used on the probe
Teflon coated wire Geyer Systems P31546 Connect the gold-coated wire to BNC pin
Turbo pump PFEIFFER TPH 240 C Bring the pressure down to 1E-6 Torr
Vacuum grease APIEZON L Ultra High Vacuum Grade Grease Vacuum grease used to lubricate the oring
Viton Orings Grainger #031 Round #031 Medium Hard Viton O-Ring, 1.739" I.D., 1.879" O.D
Viton Orings Grainger #010 Round #010 Medium Hard Viton O-Ring, 0.239" I.D., 0.379"O.D

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Godyak, V. A., Alexandrovich, B. M. Comparative analyses of plasma probe diagnostics techniques. Journal of Applied Physics. 118, 233302 (2015).
  2. Gurnett, D. A., et al. The Cassini Radio and Plasma wave investigation. Space Science Reviews. 114, 395-463 (2004).
  3. Olson, J., Brenning, N., Wahlund, J. E., Gunell, H. On the interpretation of Langmuir probe data inside a spacecraft sheath. Review of Scientific Instruments. 81, 105106 (2010).
  4. Lebreton, J. P., et al. The ISL Langmuir probe experiment processing onboard DEMETER: Scientific objectives, description and first results. Planetary and Space Science. 54, 472-486 (2006).
  5. Godyak, V. A., Piejak, R. B., Alexandrovich, B. M. Measurements of electron energy distribution in low-pressure RF discharges. Plasma Sources Science and Technology. 1, 36-58 (1992).
  6. You, K. H., et al. Experimental and computational investigations of the effect of the electrode gap on capacitively coupled radio frequency oxygen discharges. Physics of Plasmas. 26, 013503 (2019).
  7. Sobolewski, M. A., Kim, J. H. The effects of radio-frequency bias on electron density in an inductively coupled plasma reactor. Journal of Applied Physics. 102 (11), 113302 (2007).
  8. Godyak, V. A., Piejak, R. B., Alexandrovich, B. M. Electron energy distribution function measurements and plasma parameters in inductively coupled argon plasma. Plasma Sources Science and Technology. 11, 525-543 (2002).
  9. Leonard, A. W. Plasma detachment in divertor tokamaks. Plasma Physics and Controlled Fusion. 60, 044001 (2018).
  10. Loarte, A., et al. Plasma detachment in JET Mark I divertor experiments. Nuclear Fusion. 38, 331-371 (1998).
  11. Matthews, G. F. Tokamak plasma diagnosis by electrical probes. Plasma Physics and Controlled Fusion. 36, 1595-1628 (1994).
  12. Langmuir, I. The pressure effect and other phenomena in gaseous discharges. Journal of the Franklin Institute. 196, 751-762 (1923).
  13. Hutchinson, I. H. Principles of Plasma Diagnostics. 2nd. Ed. , Cambridge University Press. Cambridge UK. (2002).
  14. Hershkowitz, N. How Langmuir Probes Work. Plasma Diagnostics Volume 1 Discharge Parameters and Chemistry. Auciello, N., Flamm, D. L. , Academic Press. Boston. 114 (1989).
  15. Lee, H. C., Lee, J. K., Chung, W. C. Evolution of the electron energy distribution and E-H mode transition in inductively coupled nitrogen plasma. Physics of Plasmas. 17, 033506 (2010).
  16. Amemiya, H. Plasmas with negative ions-probe measurements and charge equilibrium. Journal of Physics D: Applied Physics. 23, 999 (1990).
  17. Andreu, J., Sardin, G., Esteve, J., Morenza, J. L. Filament discharge plasma of argon with electrostatic confinement. Journal of Physics D: Applied Physics. 18, 1339-1345 (1985).
  18. Bohm, D. Minimum Kinetic Energy Requirement for a Stable Sheath. The Characteristics of Electrical Discharges in Magnetic Fields. Guthrie, A., Wakering, R. K. , McGraw-Hill. (1949).
  19. Chen, F. F. Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion, 3rd Ed. , Springer. Switzerland. (2016).
  20. Sheehan, J. P., Hershkowitz, N. Emissive probes. Plasma Sources Science and Technology. 20, 063001 (2011).
  21. Barnat, E. V., Laity, G. R., Baalrud, S. D. Response of the plasma to the size of an anode electrode biased near the plasma potential. Physics of Plasmas. 21, 103512 (2014).
  22. Mausbach, M. Parametrization of the Laframboise theory for cylindrical Langmuir probe analysis. Journal of Vacuum Science and Technology A. 15, 2923-2929 (1997).
  23. Li, P., Hershkowitz, N., Wackerbarth, E., Severn, G. Experimental studies of the difference between plasma potentials measured by Langmuir probes and emissive probes in presheaths. Plasma Sources Science and Technology. 29, 025015 (2020).
  24. Goeckner, M. J., Goree, J., Sheridan, T. E. Measurements of ion velocity and density in the plasma sheath. Physics of Fluids B: Plasma Physics. 4, 1663 (1992).
  25. Lee, D., Hershkowitz, N., Severn, G. D. Measurements of Ar+ and Xe+ velocities near the sheath boundary of Ar-Xe plasma using two diode lasers. Applied Physics Letters. 91, 041505 (2007).
  26. Yan, S., Kamal, H., Amundson, J., Hershkowitz, N. Use of emissive probes in high pressure plasma. Review of Scientific Instruments. 67 (12), 4130-4137 (1996).
  27. Smith, J. R., Hershkowitz, N., Coakley, P. Inflection-point method of interpreting emissive probe characteristics. Review of Scientific Instruments. 50, 210-218 (1979).
  28. Campanell, M. D., Umansky, M. V. Strongly Emitting Surfaces Unable to Float below Plasma Potential. Physical Review Letters. 116, 085003 (2016).
  29. Kraus, B. F., Raitses, Y. Floating potential of emitting surfaces in plasmas with respect to the space potential. Physics of Plasmas. 25, 030701 (2018).
  30. Yip, C. -S., Jin, C., Zhang, W., Xu, G. S., Hershkowitz, N. Experimental investigation of sheath effects on I-V traces of strongly electron emitting probes. Plasma Sources Science and Technology. 29, 025025 (2020).

Tags

В этом месяце в JoVE выпуск 171 Измерение плазменного потенциала Плазма низкого давления Низкотемпературная плазма Потоки частиц Электронные температуры Вакуумная камера Плазменный разряд Электрический проход Ленгмюровские зондовые системы Экономия средств Картирование экспериментов Граница плазмы Методы диагностики
Создание зондов Ленгмюра и эмиссионных зондов для измерения плазменного потенциала в низкотемпературной плазме низкого давления
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Li, P., Hershkowitz, N., Severn, G.… More

Li, P., Hershkowitz, N., Severn, G. Building Langmuir Probes and Emissive Probes for Plasma Potential Measurements in Low Pressure, Low Temperature Plasmas. J. Vis. Exp. (171), e61804, doi:10.3791/61804 (2021).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter