HL-2A装置偏滤器靶板上探针阵列和主真空室活动探针的设计加工和诊断

HL-2A装置偏滤器靶板上的平面型朗缪尔探针阵列是用于测量同一极向截面的内外舜口上下四个个性化板上的电子温度、密度、悬浮电位、空间电位、电场舜口流速分布，研究偏滤器中等离子体参数的分布及非对称性。主真空室上磁力传动的马赫／雷诺协强／朗缪尔探针阵列，直接测量边缘等离子体温度，密度，空间电位，电场，环向舜口极向流速，研究边缘参数的涨落舜口相关特性。     

HL-1M装置低杂波注入的边缘等离子体特性

本文利用多组马赫／郎缪尔探针测量HL-1M装置刮离层(SOL)和边缘的雷诺胁强，等离子体极向旋转，径向和极向电场的变化。在低杂波(LHW)注入实验中，改变低杂波驱动功充率，从而改变边缘电场，等离子体旋转速度和边缘静电雷诺胁强。结果指出，在托卡马克等离子体边缘，雷诺胁强的径向变化可以产生剪切极向流。     

放电室等离子体诊断朗缪尔探针设计分析

放电室是离子推力器的核心部件,国外开展离子推力器放电室等离子体诊断的实验研究工作较早也较成熟,目前国内开展离子推力器放电室的等离子体参数诊断相关实验研究较少。应用朗缪尔探针可诊断离子推力器放电室等离子体的参数,介绍了朗缪尔探针的基本原理及数据处理并设计了一种用于离子推力器放电室等离子诊断的朗缪尔探针,说明了朗缪尔探针诊断误差的影响因素并提出了相应的处理方法。     

HL—1M装置边缘参数和雷诺Xie强的径向分布

利用马赫／郎缪尔探针组测量HL－1M装置刮离层（SOL）和边缘静电雷诺Xie强，等离子体极向旋转，径向和极向电场的径向分布。在低杂波电流驱动（LHCD），超声分子束注入（SMBI），多发弹丸注入（MPI）和中性束注入（NBI）实验中，给出了雷诺Xie强和极向流的关系。结果指出，由于雷诺Xie强的径向变化，托卡马克等离子体边缘可以产生剪切极向流。     

静电离子探针在气体放电磁化等离子体参数测量中的应用

为测量气体放电磁化等离子体离子参数,建立了一套静电离子探针诊断系统,进行了从近芯部到边缘区的离子温度分布的测量,结果与常规朗缪尔探针对电子参数的测量结果吻合。     

射频离子源朗缪尔双探针设计

射频离子源具有的复杂电磁环境会干扰甚至使得朗缪尔单探针无法准确获得等离子体参数。双探针具有对等离子体的干扰较小,不需要参考电位等优点,因此更加适用于射频离子源下的等离子体诊断。为了使得朗缪尔双探针更加精确地测量电子温度与离子密度,必需在测量电路中增加针对干扰源频率的滤波电路系统。本文针对射频离子源等离子体诊断设计了探针测量电路,并进行了仿真计算和分析,结果表明:探针的抗干扰能力与测量精度均具有明显的改善。     

等离子体鞘层中朗缪尔探针吸收离子电流理论的数值模拟

为了研究朗缪尔静电圆柱型探针半径对等离子体密度测量的影响以及鞘层空间电势分布等特性,在非热平衡条件下采用等离子体鞘层中探针吸收离子模型,对朗缪尔静电探针周围等离子体鞘层空间中的修正玻姆电流、OML理论鞘层空间电势分布、ABR理论鞘层空间电势分布、BRL理论鞘层空间电势分布以及三种理论对应的探针吸收离子电流进行了系统的数值模拟研究。计算结果显示,电子温度和等离子体密度对ABR理论鞘层空间电势分布存在显著影响,离子温度小于0.1倍电子温度时离子的温度效应对BRL理论鞘层空间电势分布的影响可以忽略;探针半径为1~3倍德拜长度时,OML理论、ABR理论及BRL理论预测的归一化离子电流近似相等,即三种理论给出近似相等的等离子体密度。     

PECVD镀膜机等离子体静电探针诊断

开发了一个朗缪尔探针等离子体诊断系统,对PECVD真空镀膜机进行了等离子体参数诊断.该镀膜机内的等离子体是电容偶合激发方式的氩等离子体,激发源为射频电源(13.56MHz).在射频功率为40W到140W的范围内,使用该朗缪尔探针对镀膜机中氩等离子体的参数(等离子体密度和电子温度)进行了诊断分析.结果表明:电子温度在2.7eV和6.4eV之间,并且随着射频功率的增加而降低.而等离子体的密度在0.85×1015m-3到8×1016m-3的范围随着射频电源的增加而增加.     

HL-2A装置偏滤器靶板上等离子体参数诊断实验进展

HL-2A装置偏滤器靶板上的平面型朗缪尔探针阵列是用于测量同一极向截面的内外和上下四个中性化板上的电子温度、密度、悬浮电位、空间电位、电场和流速分布，研究偏滤器中等离子体参数的分布及非对称性。     

HL—1M装置超声分子束注入的边缘等离子体结构

HL－1M装置的分子束流注入加料实验中,利用提高注入口气源的气压来提高超声分子束流的速度和增加入射的粒子密度,从而改变边缘电场,等离子体旋转速度和边缘静电雷诺Xie强。本文利用马赫／郎缪尔探针组测量HL－1M装置刮离层（SOL）和边缘雷诺Xie强,等离子体极向旋转,径向和极向电场的变化,表明了随着分子束流速度和粒子密度的增加,延伸了分子束流的注入深度。     

静电离子探针在气体放电磁化等离子体参数测量中的应用

为测量气体放电磁化等离子体离子参数，建立了一套静电离子体探针诊断系统，进行了从近芯部到边绷区的离子温度分布的测量，结果与常规朗缪尔探针对电子参数的测量结果吻合。     

HL—1M装置注入和加热实验的流速与电场测量

利用马赫－郎缪尔探针组研究了ＨＬ－１Ｍ装置刮离层和边缘等离子体流在欧姆放电、中性束注入、低杂波注入、离子回旋加热和电子回旋加热等情况下的极向流速、径向电场和极向电场的变化与分布,研究并讨论了它们对降低边缘粒子径向传输和改善等离子体约束性能的影响。     

利用朗缪尔双探针诊断电弧离子镀等离子体参数

本文利用朗缪尔双探针对电弧离子镀等离子体进行了诊断.双探针具有收集电流小的优点(小于离子饱和电流),可以避免探针在高密度电弧离子镀等离子体中被烧坏.利用离散傅里叶变换(DFT)对测量曲线进行平滑,有效地克服了电弧离子镀等离子体放电所固有的强烈波动.探针端部设计能够避免由薄膜沉积造成的探针与支撑杆短路问题.实验结果表明,等离子体密度随着弧电流和气压的增加而增加,而电子温度随着弧电流和气压变化不明显.另外,使用双靶放电等离子体密度和电子温度高于单靶放电.这些结果提供了电弧离子镀等离子体的基本参数,对于材料涂层工艺研究具有积极意义.     

航天器空间环境模拟器中的等离子体分布规律

低轨道航天器的空间等离子体环境主要为低温、低密度、均匀等离子体,本文详细叙述了低轨道空间等离子体的特点,为了准确校准Langmuir(朗缪尔)探针,对空间模拟装置内等离子体的参数分布进行了详细的实验和数据分析,得到了电子密度、电子温度、空间电位、悬浮电位、德拜长度的分布规律,得出校准装置中心200 mm以内为稳定的等离子体,从而在安装位置上有助于更好地对探针校准。     

微波ECR等离子体特性及其对DLC膜性能的影响

为了解并优化在微波ECR等离子体增强化学气相沉积制备类金刚石膜工艺研究中的等离子体特性，利用朗缪尔探针法系统地测量了等离子体密度(Ne)、电子温度(Te)随工作气压(p)变化的关系。DLC膜的结构和性能依赖于沉积条件，提高等离子体密度有利于DLC膜的生长。本文示出了不同的CH4流量时，DLC膜的拉曼光谱和表面均方根粗糙度Rmax变化曲线，阐述了等离子体密度Ne、电子温度Te对DLC膜结构和性能的影响。     

离子钨钼共渗的表观过程

研究了双层辉光离子钨钼相渗在离子轰击条件下形成渗层和无离子轰击时形成沉积层的表观过程。结果表明,在形成沉积层时,由于离子轰击作用已在不存在,使渗层厚度减少２６％,用朗缪尔探针对双层辉光离子钨钼共渗过程进行了等离子体的诊断,等离子体对表现成分有较大影响。合理的等离子体密度范围为５＊１０＾－１１－３＊１０＾１２。     

离子推力器挡板通道等离子体模型研究进展

离子推力器挡板通道结构对放电室性能至关重要,通道尺寸严重影响进入放电室的原初电子能量和速度分布。离子推力器通过设置阴极挡板可有效提高离子光学系统引出束流分布的均匀性,进而改善推力器的连续工作稳定性。介绍了Brophy关于发散场离子推力器挡板通道附近等离子体模型原理研究推导过程,以及通过实验测量卡夫曼型离子推力器挡板通道等离子体参数的分布情况,通过采用朗缪尔探针测量技术,获得挡板通道附近等离子体参数分布图,对将来10 cm离子推力器挡板通道等离子体参数分布研究起到理论指导作用。     

细长石英管内直流放电等离子体研究

利用朗缪尔双探针等离子体诊断方法,研究了细长石英管内的低气压直流放电行为,探讨了细长管空间内的放电条件对等离子体参数的影响规律。结果表明:通过提高放电功率和增加阴极数目可以有效的提高等离子体密度,且当放电气压为100 Pa时,电子密度最大,本装置所测最大密度为1.03×10~(17)m~(-3);电子温度则随着放电功率和放电气压的增大而不断减小;放电距离越远,对击穿电压要求越高,分段式放电可以在较低的放电电压下,对较远的电极距离实现直流放电。     

螺旋波等离子体放电特性的射频补偿朗缪尔单探针测量研究

采用射频补偿朗缪尔单探针研究了螺旋波放电中功率、气体压强、磁场强度等对等离子体参数的影响。结果表明,随着功率的增大,等离子体密度会出现两次明显的跳跃,分析认为放电模式经历了由容性模式到感性模式和波模式转变过程。实验发现磁场的增大、放电压强的增大都可以使模式转变的功率阈值提前。同时,在天线上端的测量到低场密度峰的存在,并进行了气压和功率的影响的研究,认为低场峰主要是由螺旋波放电模式引起。     

用于空间辐射主动防护的等离子体发生器设计

等离子引发磁膨胀技术被美国航空航天局推荐为最有工程应用价值的空间辐射主动防护技术。在该技术中,高密度等离子体发生器的设计是其中的关键技术之一。本文设计了一种高密度螺旋波等离子体发生器,采用13.56 MHz射频源激发等离子体天线,并将该等离子发生器偏心放置在表面磁感应强度为0.1 T的柱状永久磁铁内,以氩气为工作气体进行了真空舱磁膨胀实验。利用朗缪尔探针,对发生器产生的等离子体密度及温度随输入功率的变化进行了测量,该发生器成功地引发了磁铁磁场膨胀。