[發(fā)明專利]一種微型濺射離子泵等離子體診斷裝置及診斷方法

有效

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• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112820618B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭美如;成永軍;孫雯君;耿健;李亞麗;王曉冬;習(xí)振華;任正宜;吳成耀
• 申請（專利權(quán)）人: 蘭州空間技術(shù)物理研究所
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 代麗

本發(fā)明公開了一種微型濺射離子泵等離子體診斷裝置。本發(fā)明通過設(shè)置一個密閉空間，引用朗繆爾探針，配合采用固定流導(dǎo)法，實(shí)現(xiàn)了對微型濺射離子泵正常工作時的內(nèi)部空間電子溫度和電子數(shù)密度進(jìn)行檢測。同時，利用電機(jī)、絲杠、滑塊、朗繆爾探針之間的配合，實(shí)現(xiàn)了朗繆爾探針在容納泵腔體內(nèi)上下移動，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了測量泵內(nèi)部不同位置的電子溫度和電子數(shù)密度。此外，通過引入氣體微流量計(jì)，實(shí)現(xiàn)對容納泵腔體及測試罩內(nèi)部的壓力調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)獲得不同壓力下的電子溫度和電子數(shù)密度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微型濺射離子泵等離子體診斷裝置及診斷方法，屬于真空測量前沿技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著科技的發(fā)展，濺射離子泵的應(yīng)用在航天產(chǎn)品、電子器件、科學(xué)儀器領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛，并朝著小型化微型化的方向發(fā)展。如質(zhì)譜計(jì)、原子鐘及高精度靜電懸浮加速度計(jì)中均需微型濺射離子泵提供高真空來維持工作。這也對微型建設(shè)離子泵的設(shè)計(jì)和研究提出了更嚴(yán)格的要求。而微型濺射離子泵結(jié)構(gòu)很小也增加了測量的難度。

濺射離子泵的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、操作維護(hù)容易、無油污染、高真空時耗電量小及便于安裝。微型濺射離子泵的結(jié)構(gòu)是單個陽極桶，配合陰極板，兩端放置永磁體，工作時陽極筒加高壓，正常工作時內(nèi)部氣體電離就形成了等離子體。

等離子體診斷方法分為接觸法和非接觸法兩大類。接觸法包括郎繆爾探針法、阻抗測量法等，一般用來對大范圍、均勻分布等離子體參數(shù)進(jìn)行診斷；非接觸法有微波透射法、光譜法、激光診斷法、質(zhì)譜法、順磁共振法、電荷收集器法、Thomso散射法等，一般用來對小范圍或非均勻等離子體進(jìn)行精確診斷。

目前已經(jīng)展開了很多對微型濺射離子泵的研究與抽速測量工作，但對其內(nèi)部等離子體真正的分布與變化尚未有一個準(zhǔn)確的測量結(jié)果，微型濺射離子泵結(jié)構(gòu)很小也增加了測量的難度，而該測量對微型濺射離子泵結(jié)構(gòu)與性能的改進(jìn)是有幫助的。因此有必要設(shè)計(jì)一種可以準(zhǔn)確測量微型濺射離子泵內(nèi)部等離子體的分布與變化的裝置。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供了一種微型濺射離子泵等離子體診斷裝置及診斷方法。可以通過朗繆爾探針對微型濺射離子泵正常工作時的內(nèi)部空間電子電流與離子電流進(jìn)行檢測。朗繆爾探針可前后上下移動，測量泵內(nèi)部不同位置的電子電流與離子電流。通過流量計(jì)改變測試罩內(nèi)壓力，測量不同工作狀態(tài)下微型濺射離子泵的電子電流與離子電流。

一種微型濺射離子泵等離子體診斷裝置，包括：角閥、分子泵、機(jī)械泵、等離子體診斷器和容納泵腔體；

其中，角閥的一端順次連接分子泵和機(jī)械泵，角閥的另一端與容納泵腔體連接；容納泵腔體上設(shè)有磁懸浮轉(zhuǎn)子計(jì)和第一閥門；第一閥門通過供氣管路與氣體微流量計(jì)連接；容納泵腔體與等離子體診斷器中的法蘭蓋的底部固定；

等離子體診斷器包括電機(jī)、上部支架、滑塊、光桿、底部支架、法蘭蓋和朗繆爾探針；其中，法蘭蓋通過螺栓與容納泵腔體固定連接，法蘭蓋上均勻分布多根接線柱，微型濺射離子泵通過接線柱懸掛在容納泵腔體中，并得到供電；底部支架為軸心帶通孔的圓柱體結(jié)構(gòu)，且部分圓柱體穿過法蘭蓋上設(shè)置的通孔，處于容納泵腔體內(nèi)；底部支架未處于容納泵腔體內(nèi)圓柱體的端面向外側(cè)延伸形成平臺；光桿為兩個L型光滑圓柱桿，光桿長邊的端部與所述底部支架的平臺固定，短邊的端部與位于法蘭蓋上方的電機(jī)固定；電機(jī)底部接有絲杠，絲杠與上部支架通過螺紋連接；上部支架與滑塊固定，滑塊卡在光桿上；波紋管的一端與滑塊連接，另一端與底部支架密封連接；朗繆爾探針的一端固定在滑塊的底部，另一端通過波紋管、底部支架通孔伸入微型濺射離子泵側(cè)邊空隙中。

較佳地，還包括測試罩，測試罩位于角閥和容納泵腔體之間，且與角閥和容納泵腔體連通；容納泵腔體上的磁懸浮轉(zhuǎn)子計(jì)、第一閥門和第二閥門均設(shè)在測試罩上。

較佳地，所述測試罩上還設(shè)有第二閥門，第二閥門與電離真空計(jì)連接，用于測量測試罩內(nèi)壓力。

較佳地，所述容納泵腔體上還設(shè)有第二閥門，第二閥門與電離真空計(jì)連接，用于測量容納泵腔體內(nèi)壓力。