Система автоматизированного измерения зондовых характеристик низкотемпературной плазмы

ФГБУН Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук (ИСЭ 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