专利名称：钟罩式等离子体探针诊断装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于低温等离子体静电探针诊断装置。
钟罩式低温等离子体静电探针诊断装置是用于探测低温、低压条件下放电等离子体参数(电子温度、密度、离子的密度及温度、绕拜长度、振荡频率等)的。是研究等离子体的一个重要手段。
就已有技术而言，中国科学院长春应用化学所制造过钟罩式低温等离子体沉积装置。在此装置中，上电极可以上下调节，使其间距改变，真空度及气体比例都可调，但它只是用于制备新材料。该装置就其技术而言，也存在不到之处，因为它的气体(单体及等离子体气体)分别由上下两个地方输入，造成①等离子体分布不均匀；②单体气体分布不均匀；③此装置电机调节是由两个支架进行的，这样调节麻烦，而且增加了真空室内的复杂性。就静电探针诊断技术而言，目前大都是管式固定型探针。例如，美国麻省理工学院，南开大学开设的物理实验，以及清华大学力学系所做的关于静电探针干扰的装置，都是在一玻璃管上烧结几根探针，这些探针以一定的形式排列，但是固定不动的。这种装置只能测某一个或几个固定点的等离子体参数及该点参数随时间的分布，却不能做全方位探测，即测量等离子体参数随时间、空间分布，而且由于电极是固定不动的，这样就使诊断仪的使用范围受到局限，当探头烧坏或想更换时，就产生许多问题，甚至要使整个真空室报废。
本实用新型的目的就是改造现有技术中探针及电极的安置结构，使探针能在真空罩内依据要求自由地转动，以准确地测量等离子体参数随时间和空间的分布，并能方便地更换探头和电极，调节探头和电极在真空罩内的位置。
本实用新型主要是在现有技术的基础上对探针及探针的运动系统加以设计改造，和对电极的安装结构予以重新设计。其技术的构成要点在于安装探针的陶瓷管(1)以可更换方式插入探针插座(3)中，探针插座(3)下有一螺杆(4)螺旋穿过真空罩的大底盘(5)，在螺杆(4)的下端有一拨盘(6)，由拨杆(7)拨动拨盘(6)使探针能随插座螺杆(4)的转动而改变在真空罩内的位置，拨杆(7)可安装在由电机(8)带动的齿轮盘(9)上，或经齿轮盘(9)传动的底盘(10)上；齿轮盘(9)带动一个卡体(11)，该卡体(11)上有凸头(12)以带动连接探针引出线的电刷(13)的电刷转子(14)；在电刷转子(14)中装有一个定子(15)用以将探针上所检测的信号引出并送至控针测量仪(16)。
探针可是钨丝线，密封于玻璃或者陶瓷管(1)中的孔中，并外露一部分以接收信号。在玻璃或陶瓷管(1)孔中，可根据需要烧结一根或者一根以上的钨丝，形成单、双及多探针形式的探头，其探头的形式可根据测量的需要而定。这些探针头通过导线与插头(2)相连，并经插座(3)从插座中的孔中引出，又经齿轮盘(9)、底盘(10)、卡体(11)中孔引到电刷(13)上，由于探针插座、底盘、齿轮盘、卡体、电刷及转子均为同步转动，所以探针引线在任何时候都不会绞结。
使用了本实用新型所述的探针及探针运动结构后，为了保证真空室的真空度，上述所说的全部传动机件均可安置在附属真空系统(17)之中。在大底盘(5)上有一真空抽吸及放气系统(18)。
为了探测电极距离对等离子体参数的影响，本实用新型的电极及支架结构设计成可方便地调节电极间的距离，也可方便地更换各种形状的电极，以改变真空室内电极间等离子体参数的改变及空间分布状况。本实用新型的具体结构如下。
支架(19)可以吊起电极(20)，在支架(19)中有孔(21)，该孔(21)也可以是螺纹孔，在孔(21)中有一空心螺杆(22)，空心螺杆(22)可在孔(21)中调节上下位置，并加以螺母(23)的固紧作用，调节电极(20)的上升、下降。此外，在电极(20)上有一螺母柱(24)，与空心螺杆(22)联接，通过其螺母柱(24)、空心螺杆(22)的联接、旋动，不仅可方便地更换不同型状的电极，还可以辅助调节电极(20)的升降。此外，在支架(19)上还可以设置若干个支撑点，例如利用进气系统(25)的管道和供电系统(26)的管道在支架(19)上做成与电极(20)升、降相类似的调节支持结构。
本实用新型所述的技术虽然仅仅在现有技术上的基础上只改进了探针及其运动装置和电极的安装调整结构形式，可以起到比现有技术更好的检测性能和取得更全面的测量数据。其优点主要有①能准确地测量等离子体参数随时间和空间的分布；②可方便地更换各种探头(单探针、对探针、三探针等)；③电极距离、气压可以改变；④能在等离子体反应或处理过程中同时进行参数探测；⑤气体输入非常均匀等。
附
图1钟罩式等离子体探针诊断装置示意图；附图2探针陶瓷管与探针插座结合示意图；附图3探针传动机构原理示意图；附图4电极安装结构以下结合附图简述探针的运动原理。
电机(8)转动通过齿轮盘(9)带动底盘(10)和卡体(11)旋转；安装在底盘(10)上的拨杆(7)拨动拨盘(6)，使固定在拨盘(6)上的探针插座螺杆(4)，依其螺杆(4)外表面的螺绞与大底盘(5)上的螺母(26)，可螺旋上升、下降，从而带动真空罩内的探针改变位置和上下移动。为了使探针的引出线在旋转时不绞结，在卡体(11)上有凸头(12)拨动电刷转子(14)同轴旋转，探针引线通过插座(3)及螺杆(4)中心孔，以及底盘(10)、长体(11)中间的孔道接至电刷转子(14)上的电刷(13)，然后通过碳刷将引线从定子(15)上引出与控针测量仪(16)相联接。
权利要求1.一种钟罩式等离子体探针诊断装置，由真空系统、进气系统、供电系统、测量系统等组成，在真空罩内有电极、支架和探针等元件，其特征在于，安装探针的玻璃或陶瓷管以插头形式插入探针插座中，探针插座下有螺杆螺旋穿过真空罩的大底盘，与大底盘上的螺母相配合，螺杆的下端有一个靠安装在底盘或者齿轮盘上的拨杆拨动的拨盘；由电机传动的齿轮盘带动有一卡体，卡体有一靠卡体上凸头带动的电刷转子，电刷转子中有一将探针检测信号线引出的定子。
2.按照权利要求1所说的等离子体探针诊断装置，其特征在于，在所说的玻璃或陶瓷管中可烧结一根或一根以上的钨丝成为单、双及多探针的探头。
3.按照权利要求1、2所说的等离子体探针诊断装置，其特征在于，所说的探针头引线接至插头相连，并经插座从插座中的孔中引经底盘、齿轮盘、卡体的孔接至电刷转子的电刷上。
4.按照权利要求3所述的等离子体探针诊断装置，其特征在于，所说的电极由支架吊起，在支架中有一孔，该孔可以是螺纹孔，在孔中有一空心螺杆，在支架的一边(当孔为螺纹孔时)或两边有旋在空心螺杆上的螺母；在所说的电极上有一螺母柱，与空心螺杆旋接。
5.按照权利要求4所说的等离子体探针诊断装置，其特征在于，可以通过电极上的螺母柱与空心螺杆的螺纹联接更换各种型状的电极。
6.按照权利要求5所说的等离子体探针诊断装置，其特征在于，所有的探针及传动系统均置于真空罩内和附属真空罩内。
专利摘要本实用新型为一种钟罩式等离子体探针诊断装置。设计了一套能使探针在真空罩内旋转、升降的机构，还设计了可自由更换探头的插接系统和引线系统，同时改进了电极的安装结构。本实用新型能方便地更换各种探头，改变电极距离、气体压力，气体输入均匀，能准确地测量等离子体参数随时间和空间的分布，和在等离子体反应或处理过程中同时进行参数探测。
文档编号G01N27/00GK2096758SQ91217330
公开日1992年2月19日 申请日期1991年6月29日 优先权日1991年6月29日
发明者刘祖黎, 魏合林 申请人:华中理工大学