[發明專利]一種用于測量局部等離子體的光學診斷探頭及其測量方法

有效

• 申請號: 202010786656.6
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN112051213B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 湯海濱;齊佳運;張廣川;張尊
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/31
• 代理公司: 北京航智知識產權代理事務所(普通合伙) 11668
• 代理人: 黃川;史繼穎

1.一種用于測量局部等離子體的光學診斷探頭，其特征在于，包括光纖探頭(4)、陶瓷套(2)、石英芯(3)和保護套(1)，所述陶瓷套(2)一端為測量端，所述陶瓷套(2)的另一端為配合端，所述陶瓷套(2)的內部形成有測量腔，所述陶瓷套(2)的測量端開設有圓形通孔，待測局部位置的等離子體通過所述圓形通孔進入所述陶瓷套(2)內部的測量腔，所述石英芯(3)設置在所述陶瓷套(2)的測量腔中，用于傳播等離子體產生的光，同時避免射頻放電在陶瓷套(2)內部產生等離子體對測量結果的影響，所述保護套(1)可拆卸的套設在所述陶瓷套(2)配合端的外部,所述光纖探頭(4)設置在所述保護套(1)的內部，且與所述陶瓷套(2)配合端可拆卸連接，通過所述陶瓷套(2)測量端的圓形通孔縮小所述光纖探頭(4)的測量范圍，提高光學診斷的空間分辨率；所述陶瓷套(2)內壁涂有鏡面銀涂層，能夠增強光的反射；所述陶瓷套(2)的圓形通孔的直徑為待測等離子體鞘層厚度的2-3倍。

2.根據權利要求1所述的一種用于測量局部等離子體的光學診斷探頭，其特征在于，所述陶瓷套(2)外部涂有黑色磨砂漆，能夠吸收外部環境的光，避免光由側壁進入所述陶瓷套(2)。

3.根據權利要求1所述的一種用于測量局部等離子體的光學診斷探頭，其特征在于，所述陶瓷套(2)材質為氮化硼陶瓷，能夠耐受等離子體的濺射，同時可耐受較長時間的高溫。

4.根據權利要求1-3之一所述的一種用于測量局部等離子體的光學診斷探頭，其特征在于，所述保護套(1)選用不銹鋼材質，能夠耐受等離子體的長時間濺射，同時可耐受長時間的高溫，用于保護所述光纖探頭(4)。

5.使用如權利要求1-4之一所述的一種用于測量局部等離子體的光學診斷探頭進行局部測量的方法,具體步驟如下：

1)將所述保護套(1)拆下，將所述光纖探頭(4)與一個采集儀(12)的光纖連接，然后再將保所述護套安裝在所述陶瓷套(2)上；

2)將所述保護套(1)與一個光學夾具(5)固定，保證所述保護套(1)的水平，所述光學夾具(5)與一個位移機構(7)連接，可以實現將所述光學診斷探頭移動到指定局部位置；

3)將所述光學診斷探頭、所述光學夾具(5)以及所述位移機構(7)置于通過一個真空艙(9)上的過艙法蘭(8)放入所述真空艙(9)內；

4)所述真空艙(9)開始工作，艙內真空度提升到約10-4Pa；

5)打開置于艙內的等離子體發生器(10)，產生等離子體(11)；

6)將所述光學診斷探頭置于準備測量的等離子體的局部位置處，所述局部位置的等離子體穿過所述陶瓷套(2)上的圓形通孔進入測量腔；

7)所述光纖探頭(4)采集進入所述測量腔等離子體的信號，將所述信號通過所述光纖傳遞到所述采集儀(12)；

8)所述采集儀(12)采集數據，精確得到所述局部位置的等離子體的發射光譜測量結果；

9)移動所述位移機構(7)，更換到下一待測局部位置，重復上述步驟6)-8)的操作。