Система автоматизированного измерения зондовых характеристик низкотемпературной плазмы

Институт сильноточной электроники СО РАН

Краткое описание

Система измерения зондовых характеристик плазмы предназначена для снятия зондовых характеристик плазмы постоянного и импульсного разрядов низкого давления и получения данных, необходимых для расчета параметров плазмы (температура электронов, концентрация плазмы).

Пояснительная записка

Конструктивно система состоит из трех блоков: Измерительный блок (включая зонд), блок синхронизации и блок оптического преобразователя и обработки данных (включая персональный компьютер). Блоки соединены между собой с помощью оптического волокна, что обуславливает высокую степень безопасности работы с устройством в процессе измерения, высокий уровень защиты от помех и позволяет проводить измерения при существенной разности потенциалов между блоками.

Настройка и управление системой осуществляется с персонального компьютера (ПК) с помощью специализированного программного обеспечения (ПО). Результаты измерений сохраняются на ПК в формате, удобном для дальнейшей обработки (например в программах Origin, Microsoft Excel).

Рис. 1. Система измерения зондовых характеристик плазмы, вид спереди

Система позволяет проводить измерения как одиночным, так и двойным зондом. Для этого предусмотрено 4 предела измерений по току: ±300мА и ±100мА для работы в режиме одиночного электрического зонда, и ±3мА и ±1мА для работы в режиме двойного электрического зонда.

Амплитуда подаваемого смещения потенциала зонда может изменяется от ±10 В до ±100 В с дискретностью 1В. Форма сигнала может быть выбрана либо треугольной, либо пилообразной (с резким фронтом, либо спадом).

Для работы в условиях агрессивных сред для одиночного зонда предусмотрена возможность ионной очистки поверхности между измерениями регулируемой длительности (от 20 до 2000 мкс).

Для уменьшения разогрева и распыления зонда реализован импульсный режим работы системы. В этом режиме напряжение на зонд подается непосредственно перед измерением и снимается сразу после его завершения.

Для измерения параметров плазмы нестационарных разрядов осуществлена возможность работы с внешней синхронизацией, при этом изменение напряжения будет происходить после измерения на фиксированный шаг.

В системе реализована регулируемая программная задержка между моментом измерения и импульсом синхронизации (от 5 до 15000 мкс).

Длительность измерения 1 зондовой в режиме работы без синхронизации – менее 1 секунды.

Технико-экономические преимущества: Отличительной особенностью данной системы является возможность использования как одиночных, так и двойных зондов. Гальваническая развязка блоков системы позволяет использовать её для работы с высоким напряжением, притом гальваническая развязка блока синхронизации позволяет использовать источник сигнала независимо от его потенциала относительно измерительного блока. Возможности системы позволяют проводить измерения параметров плазмы широкой номенклатуры как стационарных, так и нестационарных разрядов. Обладая несколько меньшим диапазоном подаваемого смешения потенциала зонда и быстродействием, по сравнению с зарубежными аналогами, отличается существенно меньшей стоимостью.

Рис. 2. Система измерения зондовых характеристик плазмы, вид сзади

Области применения:

– газовая, металлическая и смешанная плазма разрядов низкого давления;

– плазма магнетронных разрядов;

– разряды низкого давления в среде активных газов.

Уровень практической реализации: Опытно-промышленный образец.

Патентная защита: know-how.

Коммерческие предложения: Договор на изготовление и поставку продукции.

Ориентировочная стоимость: От 300 тыс. руб. до 500 тыс. руб., в зависимости от модификации.

Контактная информация:

д.т.н. Коваль Николай Николаевич

Зав. лабораторией плазменной эмиссионной электроники

Институт сильноточной электроники СО РАН.

634055 Россия, г. Томск, пр. Академический, 2/3

Тел.: (3822) 49-17-06; Факс: (3822) 49-24-10;

Эл. почта: kоval@opee.hcei.tsc.ru