[發(fā)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

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• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN112051213B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 湯海濱;齊佳運;張廣川;張尊
• 申請（專利權(quán)）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(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11668
• 代理人: 黃川;史繼穎

本發(fā)明涉及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，包括光纖探頭、陶瓷套、石英芯和保護套，所述陶瓷套一端為測量端，所述陶瓷套的另一端為配合端，所述陶瓷套的內(nèi)部形成有測量腔，所述陶瓷套的測量端開設(shè)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內(nèi)部的測量腔，所述石英芯設(shè)置在所述陶瓷套的測量腔中，用于傳播等離子體產(chǎn)生的光，同時避免射頻放電在陶瓷管內(nèi)部產(chǎn)生等離子體對測量結(jié)果的影響，所述保護套可拆卸的套設(shè)在陶瓷套配合端的外部,所述光纖探頭設(shè)置在所述保護套的內(nèi)部，且與陶瓷套配合端可拆卸連接，通過陶瓷套測量端的圓形通孔縮小光纖探頭的測量范圍，提高光學診斷的空間分辨率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學診斷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及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。

背景技術(shù)

原子發(fā)射光譜法，是指利用被激發(fā)原子發(fā)出的輻射線形成的光譜與標準光譜比較，識別物質(zhì)中含有何種物質(zhì)的分析方法。用電弧、火花或等離子體等作為激發(fā)源，使氣態(tài)原子或離子受激發(fā)后發(fā)射出輻射。某種元素原子只能產(chǎn)生某些波長的譜線，根據(jù)光譜圖中是否出現(xiàn)某些特征譜線，可判斷是否存在某種元素。根據(jù)特征譜線的強度，可測定某種元素的含量。

傳統(tǒng)的光學探頭，測量發(fā)射光譜范圍較大，約為m³的量級，不能精確測量局部特定較小區(qū)域內(nèi)的等離子體，不利于對特定范圍的等離子體進行分析；本發(fā)明旨在提高測量空間分辨率，根據(jù)需要選擇測量局部區(qū)域特定等離子體的組成，從而實現(xiàn)對等離子體更細致的測量。

發(fā)明內(nèi)容

基于傳統(tǒng)探頭存在的上述問題，本發(fā)明提供一種用于測量局部等離子體的光學診斷探頭，具體方案如下：

所述一種用于測量局部等離子體的光學診斷探頭包括光纖探頭、陶瓷套、石英芯和保護套，所述陶瓷套一端為測量端，所述陶瓷套的另一端為配合端，所述陶瓷套的內(nèi)部形成有測量腔，所述陶瓷套的測量端開設(shè)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內(nèi)部的測量腔，所述石英芯設(shè)置在所述陶瓷套的測量腔中，用于傳播等離子體產(chǎn)生的光，同時避免射頻放電在陶瓷套內(nèi)部產(chǎn)生等離子體對測量結(jié)果的影響，所述保護套可拆卸的套設(shè)在陶瓷套配合端的外部,所述光纖探頭設(shè)置在所述保護套的內(nèi)部，且與所述陶瓷套配合端可拆卸連接，通過所述陶瓷套測量端的圓形通孔縮小所述光纖探頭的測量范圍，提高光學診斷的空間分辨率；

所述陶瓷套外部涂有黑色磨砂漆，能夠吸收外部環(huán)境的光，避免光由側(cè)壁進入陶瓷套；

所述陶瓷套內(nèi)壁涂有鏡面銀涂層，能夠增強光的反射；

所述陶瓷套材質(zhì)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；

所述保護套選用不銹鋼材質(zhì)，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，用于保護光纖探頭；

所述陶瓷套的圓形通孔的直徑為待測等離子體鞘層厚度的2-3倍。

使用所述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：

1)將保護套拆下，將光纖探頭與采集儀的光纖連接，然后在將保護套安裝在陶瓷套上；

2)將保護套與一個光學夾具固定，保證保護套的水平，所述光學夾具與一個位移機構(gòu)連接，可以實現(xiàn)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、光學夾具以及位移機構(gòu)置于通過一個真空艙上的過艙法蘭放入真空艙內(nèi)；

4)真空艙開始工作，艙內(nèi)真空度提升到約10^-4Pa；

5)打開置于艙內(nèi)的等離子體發(fā)生器，產(chǎn)生等離子體；

6)將探頭置于準備測量的等離子體的局部位置處，上述局部位置的等離子體穿過陶瓷套上的圓孔進入測量腔；