[發明專利]柱狀朗繆爾探針以及適用于低密度等離子體的測量方法

在審

• 申請號: 202210652123.8
• 申請日: 2022-06-10
• 公開（公告）號: CN114980465A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 李建泉;張清和;李書翰;邢贊揚
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H05H1/00
• 分類號: H05H1/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

1.柱狀朗繆爾探針，其特征是，包括：

金屬傳感器、絕緣墊片、傳感器保護管、探針絕緣支架、傳感器主導線以及保護管輔導線；

所述金屬傳感器的下方為傳感器保護管，所述金屬傳感器和傳感器保護管之間設置有絕緣墊片；

所述金屬傳感器的末端連接傳感器主導線，所述傳感器主導線依次穿過絕緣墊片和傳感器保護管并與探針外部電路相連；

所述傳感器保護管的末端連接保護管輔導線，并與探針外部電路相連；

所述傳感器保護管下方的部件為中空圓柱形的探針絕緣支架，所述保護管輔導線及傳感器主導線均穿過探針絕緣支架。

2.如權利要求1所述的柱狀朗繆爾探針，其特征是，所述金屬傳感器形狀為柱狀的金屬絲，材質為電子逸出功較高的難熔金屬；優選的，所述金屬傳感器材質為鎢、鉬、鉑或錸。

3.如權利要求1所述的柱狀朗繆爾探針，其特征是，所述傳感器保護管材質為不銹鋼管，外徑與所述金屬傳感器直徑一致。

4.如權利要求1所述的柱狀朗繆爾探針，其特征是，所述絕緣墊片材質為圓環狀的不銹鋼墊片，外徑與所述金屬傳感器直徑一致，內徑與傳感器保護管內徑尺寸一致，絕緣墊片厚度不超過0.5mm。

5.柱狀朗繆爾探針的裝配方法，其特征是，包括：

利用磁控濺射或電鍍的方式，對不銹鋼墊片正反及內外四面進行絕緣處理，即制作完成絕緣墊片；

其中，絕緣鍍層為二氧化硅、氧化鋁或者氮化鋁絕緣薄膜，膜厚要求不低于0.1μm；

傳感器主導線和保護管輔導線的外部進行絕緣鍍膜處理；

利用激光器點焊的方式將傳感器主導線固定在金屬傳感器的末端，并保持二者具有導通性；

利用激光器點焊的方式將保護管輔導線固定在傳感器保護管的末端，并保持二者具有導通性；

將傳感器主導線依次穿過絕緣墊片和傳感器保護管，其中，傳感器保護管和傳感器主導線之間的空隙用絕緣膠進行填充，固化后的絕緣膠同時發揮固定作用；

將傳感器保護管插入絕緣支架中，二者之間的空隙用絕緣膠進行填充，固化后的絕緣膠同時發揮固定作用。

6.如權利要求5所述的柱狀朗繆爾探針的裝配方法，其特征是，在傳感器主導線依次穿過絕緣墊片和傳感器保護管過程中，金屬傳感器和傳感器保護管之間保持絕緣性，傳感器保護管與傳感器主導線之間保持絕緣性。

7.如權利要求5所述的柱狀朗繆爾探針的裝配方法，其特征是，在將傳感器保護管插入絕緣支架的過程中，暴露在外面的傳感器保護管的長度與金屬傳感器的長度保持一致，并且傳感器主導線與保護管輔導線之間保持絕緣性。

8.適用于低密度等離子體的測量方法，其特征是，包括：

將朗繆爾探針固定在真空法蘭上，同時插入等離子體中；

金屬傳感器的電壓發生器通過真空法蘭上的電極接線柱，將掃描偏壓施加在金屬傳感器和等離子體接地電極之間；

傳感器保護管的電壓發生器通過真空法蘭上的另一個電極接線柱，將掃描偏壓施加在傳感器保護管和等離子體接地電極之間；

其中，兩個電壓發生器輸出的電壓信號是同頻同相完全相同的掃描偏壓，而在電流信號采集端，只有流經金屬傳感器的電壓發生器的電流信號被采集監測，該電流信號即為朗繆爾探針采集到的等離子體伏安特性曲線。