用于等离子体空间电位诊断的Langmuir发射探针的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于等离子体空间电位诊断的Langmuir发射探针，包括探针主体与探针支撑。探针主体中，使用直径为0.1mm，含量2％的钍钨丝作为发射探针材料，钍钨丝弯曲成U型，钍钨丝尾部与铜导线焊接，铜导线尾部与屏蔽同轴电缆线的中心信号线焊接在一起，屏蔽同轴电缆线的中心信号线作为信号传输线并包覆以多层绝缘隔热防护材料。探针主体通过弯折成倒L形状的管状探针支撑进行支撑，支撑结构螺纹连接在空间定位装置上。本发明提供的探针结构体积小、传输信号的信噪比高、耐热性高、稳定性好、空间定位便捷、重复定位误差小，适用于多种等离子体环境下等离子体特性参数空间分布的快速、准确测量，广泛适用于等离子体的科学研究及工业应用。
【专利说明】用于等离子体空间电位诊断的Langmui r发射探针
【技术领域】
[0001] 本发明属于等离子体诊断【技术领域】，涉及一种接触式诊断方法，具体地说，是指一 种用于等离子体空间电位诊断的 Lansmuir&射探针，不仅可以应用在冷等离子体中，如辉 光放电等离子体、电晕放电等离子体等；尤其适用于热等离子体中，如电弧等离子体、燃烧 等离子体等。
【背景技术】
[0002] 等离子体是物质的第四态，是一种由自由电子和带电离子为主要成分的物质形 态。按等离子体温度，等离子体分为：
[0003] (1)高温等离子体：完全电离、电子温度和气体温度极高的等离子体，如太阳、受 控热核聚变等离子体等。
[0004] (2)低温等离子体：部分电离、电子温度较高的等离子体，又分为以下两类：
[0005] a、热等离子体：气体温度较高的等离子体，如电弧、高频和燃烧等离子体等。
[0006] b、冷等离子体：气体温度较低的等离子体，如辉光放电、电晕放电等离子体等。
[0007] 等离子体作为物质的一种形态，不论其存在于自然界，还是在实验室产生，人们总 希望能测定它的各种性质，以便与理论进行比较，掌握其运动规律。人们常常把对等离子体 各种性质的测定和分析称为"诊断"。等离子体性质参数主要有：电子温度、等离子体粒子 密度、等离子体粒子速度、等离子体电位及污染诊断等。等离子体参数诊断方法分为接触式 和非接触式两种，接触式诊断方法需要将实验感应元件浸入到等离子体中，如Langmuir探 针、法拉第探针等：而非接触式诊断方法则不需要，如辐射光谱法、激光诱导荧光法等。等离 子体的测量参数及测量方法见表1。
[0008]
【权利要求】
1. 用于等离子体空间电位诊断的Langmuir发射探针，其特征在于：包括探针主体与探 针支撑；其中，探针主体包括双孔陶瓷管、钍钨丝和铜导线；双孔陶瓷管具有相对轴线对称 开设的两条穿线通道；钍钨丝外径为〇. 1mm，钍含量为2% ;钍钨丝弯曲成U型，两端分别与 两根铜导线焊接。两根铜导线连带头部的钍钨丝分别由双孔陶瓷管前端伸入两条穿线通道 内，使两根铜导线由双孔陶瓷管后端伸出穿线通道，钍钨丝端部位于穿线通道内；两根铜导 线与两根屏蔽同轴电缆线的中心信号线焊接；在两根铜导线与屏蔽同轴电缆线的中心信号 线焊接点外层均包覆有热缩管；热缩管外部还包覆有防高温绝热层； 所述探针支撑采用倒L型结构管状，内部作为屏蔽同轴电缆线的走线通道；探针主体 中双孔陶瓷管后端插入探针支撑安装端内部固定。探针支撑固定端固定安装在水平面上， 使探针主体轴线与水平面平行；探针主体所连接的两根屏蔽同轴电缆线由探针支撑的安装 端穿入探针支撑内部，由靠近探针支撑的固定端处侧壁上开设的穿出孔穿出，与等离子体 装置中设置于真空舱外部的电路系统连接； 上述探针支撑安装在电控位移台中的执行机构上，通过电控位移台实现探针主体的空 间位置调整。
2. 如权利要求1所述用于等离子体空间电位诊断的Langmuir发射探针，其特征在于： 所述双孔陶瓷管的两条穿线通道前端与钍钨丝间通过高温密封胶密封。
3. 如权利要求1所述用于等离子体空间电位诊断的Langmuir发射探针，其特征在于： 所述热缩管一端分别与双孔陶瓷管端面接触，另一端与屏蔽同轴电缆线闭合，并延伸到至 少包覆屏蔽同轴电缆线的外层金属屏蔽皮。
4. 如权利要求1所述用于等离子体空间电位诊断的Langmuir发射探针，其特征在于： 所述防高温绝热层一端与双孔陶瓷管接触，另一端悬空，延伸到至少包覆位于真空舱内部 的屏蔽同轴电缆。
5. 如权利要求1所述用于等离子体空间电位诊断的Langmuir发射探针，其特征在于： 所述探针主体与探针支撑安装端端部部设计有不锈钢管，不锈钢管后半部伸入探针支撑安 装端；并通过固定组件，实现探针主体与探针支撑件的稳固连接，具体为：不锈钢管套在双 孔陶瓷管外侧，不锈钢管后半部伸入探针支撑安装端；固定组件包括紧固螺母A、紧固转接 件、紧固螺母B ;紧固螺母A套在不锈钢管上，周向上通过顶紧卡套将紧固螺母A与不锈钢 管顶紧固定；紧固转接件具有大内径段与小内径段，大内径段内径与探针支撑外径相等，套 在探针支撑安装端上，小内径段与不锈钢管外径相等，套在不锈钢管上；紧固螺母B套在探 针支撑安装端上，周向上通过顶紧卡套将紧固螺母B与探针支撑顶紧固定；紧固螺母A与紧 固转接件中小内径段端部间螺纹配合固定；紧固螺母B与紧固转接件中大内径段端部间螺 纹配合固定；且使紧固转接件中大内径段与小内径段间形成的环形台肩，与探针支撑安装 端端面配合。
6. 根据权利要求1所述的用于等离子体诊断的Langmuir探针，其特征是：上述探针主 体相对于探针支撑的固定端，垂直距离设计为〇. 5m，且距离探针支撑中坚直部分的水平距 离为0. 5m。
【文档编号】H05H1/00GK104244555SQ201410514109
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月29日 优先权日:2014年9月29日
【发明者】汤海滨, 张尊, 章喆, 孔梦迪 申请人:北京航空航天大学