Kendilerini inşa etmek isteyen araştırmacılar için hazır laboratuvar materyallerini kullanarak Langmuir problarının ve yayıcı probların nasıl yapılacağına dair adım adım bir protokol sunuyoruz. Laboratuvarda hazır malzeme kullanmak, plazma teşhisi için elektrostatik probların oluşturulmasını ve bakımını daha ucuz ve kolay hale getirir ve sistemi farklı laboratuvar ortamlarına daha uyarlanabilir hale getirir. Bina protokolümüzde kullanılan vakum arayüzü, diğer düşük basınçlı cihazlar için geçiş yöntemleri olarak da kullanılabilir.
Bu protokolü gerçekleştirirken vakum teknikleri elektrik süreklilik kontrolü, seramik macununun kürlenmesi ve probun kırılganlığının yönetilmesi ilk başta zor görünebilir. Langmuire sondalarını inşa ederek başlayın. Prob mili olarak çeyrek inç çapında paslanmaz çelik bir boru alın.
Tüpü, prob eksenel olarak hazne uzunluğunun yarısından fazlasını kaplayabilecek şekilde kesin. Milin bükülmemiş tarafını, bir B-4-8 Union boru bağlantı parçasıyla birlikte bir SS-810-UT-A-6 adaptörüyle pirinç bir borudan geçirin. Prob mili için eksenel destek sağlamak için bir B-810-1 VEYA Swagelok arayüzü aracılığıyla özelleştirilmiş flanşlardan uzanan yarım inçlik bir pirinç boru kullanın.
Prob milinin bükülmemiş ucunu bir B-400-1 VEYA Swagelok bağlantı parçası aracılığıyla BNC muhafazasına bağlayın. Altın kaplı nikel teli iki tek delikli alümina tüpten geçirin ve daha kalın boruyu prob milinin içine yerleştirin. Altın kaplı nikel telin bir ucunu, prob milinin ucundaki BNC beslemesinin kalemine yapıştırılan bir soyulmuş tel parçasına nokta kaynağı yapın.
Ardından, altın kaplı teli, prob mili ile kısa devreyi önlemek için soyulmuş telli bağlantı alümina tüpün içine oturacak şekilde kesin. Çeyrek inçlik bir planya Langmuir prob ucu yapmak için bir tantal tabakayı delin ve altın kaplı nikel telin diğer ucuna ucun kenarına nokta kaynağı yapın, prob ucunu sınır plakasının eksenine normal olarak ayarlayın. Kılıfın içinde ölçüm yaparken probun gövdesi sınır plakasına temas etmeyecek şekilde prob ucunu hafifçe öne doğru konumlandırın.
Prob devresi bileşenlerini plazmadan yalıtmak için tüm derzleri seramik macunu ile kapatın ve seramik derzleri beş ila 10 dakika pişirmek için bir ısı adamı kullanın. Prob ucu ile BNC konektörü arasındaki direnci ölçmek için bir multimetre kullanın. Süreklilik gösterilirse, prob vakum odasına konmaya hazırdır.
Silindirik bir kabul edici prob oluşturmak için, tek delikli bir boru yerine sekizinci inç iki delikli bir alüminyum boru kullanmak dışında daha önce açıklanan prosedürü izleyin. 0.025 milimetre çapındaki tungsten telini yaklaşık bir santimetreye kesin ve tungsten filamanı altın kaplı tellere nokta kaynağı yapın. Alt derzleri seramik macunla kapatın ve macunun tungsten filamana girmediğinden emin olun.
İki BNC ucu arasındaki sürekliliği kontrol edin. Hazneye gaz koymadan önce taban basıncını kontrol etmek için iyon göstergesini açın. Aksi takdirde, sistemde sızıntı olup olmadığını kontrol edin.
Sayı artı veya eksi 0,01 militorr içinde yüzene kadar baratron ekranını kalibre etmek için kalemi kullanın. İğne valfin kapalı konumda olduğundan emin olun. Ardından kapatma vanasını açın ve baratron okumasında basınç değişikliği olmadığını kontrol edin.
Gerekli basınca ulaşılana kadar gazı hazneye boşaltmak için iğneli valfin düğmesini yavaşça çevirin. Voltaj güç kaynağını açın ve Argonne'un maksimum iyonizasyon kesiti için yeterli elektron enerjisi sağlamak için voltajı eksi 60 volta ayarlayın. Ardından, filamentler için ısıtma güç kaynağını açın ve deşarj akımı gerekli değeri okuyana kadar seviyeyi yavaşça ayarlayın.
Voltaj beslemesini sınır plakasına bağlayın ve önyargıyı istenen seviyeye ayarlayın. Ardından ölçüme devam edin. Probu veri toplama ve kontrol devresine takın ve prob tarafından çekilen akımı aynı anda ölçerken proba uygulanan voltajı taramaya devam edin.
Mevcut voltaj izini kaydedin. Kabul edici problar, veri toplama ve kontrol devresi ile veri toplamayı tekrarlayın. Langmuir probları dört farklı konfigürasyonda inşa edildi ve J birden dörde kadar bir tamsayı olacak şekilde LPJ olarak etiketlendi.
Prob tasarımları, silindirik Langmuir probu LP bir, çift taraflı Langmuir probu, LP iki, planya Langmuir probu, LP üç, tarafı sınır plakasına bakacak şekilde seramik macunla kapatılmış ve düzlemsel Langmuir probu, LP dört, tarafı seramik macunu ile kaplanmış sınır plakasından uzağa bakacak şekilde. Langmuir sondası ile bir missive sondası arasındaki karşılaştırma potansiyel ölçümleri burada gösterilmektedir. Dört Langmuir prob tipinin tümü, plazma sınırlarına yakın, özellikle ön kılıf bölgesindeki plazma potansiyellerini ne kadar iyi ölçtüklerini belirlemek için bir missive prob ölçümleriyle karşılaştırıldı.
Langmuir problarının plazma potansiyellerini ölçmek için kullanılma şeklinin doğru sonuçlar verip vermediğini belirlemek için farklı prob tasarımları test edildi. Tüm Langmuir prob ölçümleri, plazma potansiyelinin kabul edici prob ölçümleri ile karşılaştırıldı. Ön kılıfta, ölçülen tüm Langmuir probu plazma potansiyelleri, kabul edici problar tarafından ölçülenlerden farklıdır.
Fark, kılıf kenarına yakınlık ile genişler ve birçok elektron sıcaklığının değerine kadar büyür. Plazmanın büyük bir kısmında LP two tarafından yapılan ölçümlerden elde edilen sıcaklık, yoğunluk, satın alma uzunlukları ve alt Langmuir kılıf uzunlukları gibi plazma parametreleri burada gösterilmektedir. Bu parametreler, düzlemsel Langmuir probları için nominal kılıf kalınlığının iyi tahminlerinin oluşturulmasına yardımcı olur.
Bu protokolü başarılı bir şekilde gerçekleştirmek için, seramik macunu kuruturken tüm hava kabarcıklarını pişirin. Probu vakum odasına koymadan önce, prob bandı ile BNC kafası arasındaki süreklilik kontrolünü ve ayrıca prob bandı ile prob mili arasındaki kurulum kontrolünü yapmayı unutmayın. Elektrostatik problar, plazma kararsızlıklarının varlığını ölçmek için plazma dalgalarını tespit etmek ve başlatmak ve plazmada bulunan çift katmanlar ve katı tonlar gibi tutarlı yapıyı haritalamak için kullanılır.
