【摘要】：等離子體是物質存在的一種基本形態(tài),被視為是除了固體、液體和氣體之外,廣泛存在于宇宙和人類的生活中的第四種物質形態(tài),其在能源、化學、材料科學、空間物理、環(huán)境科學等領域得到廣泛的應用。在種種研究等離子體性能的實驗手段之中,靜電探針診斷技術的作用尤為重要。例如通過對材料加工過程中的等離子體進行探針診斷,可以通過得到的數(shù)據(jù)和圖形,分析并獲得等離子體變量和宏觀參數(shù)之間的關聯(lián),從而對材料加工過程中等離子體中如何進行物理、化學反應,以及等離子體與材料如何相互作用有更深的理解,在此基礎之上進一步建立材料結構、性能的整體框架,獲得材料性能改變的微觀機制,從而控制等離子體的加工過程。作為等離子體參數(shù)診斷的必備工具之一,雖然朗繆爾探針測量理論在1924年已經(jīng)被提出,并在日后的發(fā)展中不斷進步,但是實際測量的誤差一直比較粗燥,致使探針測量數(shù)據(jù)只具有數(shù)量級參考意義。針對現(xiàn)有診斷儀器存在的不足,本文設計了一款基于USB總線的高性能、高精度、等離子體電壓-電流于一體的正負方波調幅電源及靜電探針數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng),采用差分16位高精度模擬信號采集(最高穩(wěn)定采樣速率為500KSPS),并且內部DA與AD的時鐘同步,即在AD采集時鐘的上升沿或者下降沿同步實現(xiàn)DA輸出,并且使用LabVIEW軟件在上位機上對整個過程實現(xiàn)精確的同步控制及測量。
【學位授予單位】：安徽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O53
【圖文】：

2 朗繆爾靜電探針診斷原理繆爾靜電探針原理概述 朗繆爾探針的結構和使用條件在需要測量的等離子體中插入一根金屬探針，并在此探針上施加正負電子或離子電流，這就是靜電探針的基本原理，它是最早也是最有用診斷工具之一，至今在各領域仍然有著廣泛的應用。這種探針的發(fā)明朗繆爾，莫特史密斯和和朗繆爾在 1926 年對其做出了非常詳細的分析常被稱作朗繆爾探針[9]。如圖 2-1 所示，如果以接地的金屬真空室壁作為另一個電極，這樣則式，此時與等離子體接觸的兩個探針的表面積大小有幾個數(shù)量級的差等離子體中插入兩個金屬探針，且探針表面積相同，則成為雙探針式論的，主要為單探針式。

圖 2-2 探針的電流-電壓特性測量裝Fig.2-2 The I Vcharacteristic measuring devic為了測量探針的電流和電壓，從而獲得電流電壓探針為必要工具，還需電壓可以調節(jié)的掃描電源，以及這個采集設備中一般包括上位機、示波器、采集卡、部件。計算機軟件部分可以使用 LabVIEW 軟件編寫整個過程進行同步控制和參數(shù)處理。2.2.1 朗繆爾探針的電流-電壓特性圖 2-3 為單探針的I V特性曲線圖。Ia

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本文編號：2713577