hiden espion 型探针诊断原理及结果

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2023年4月21日

中国工程物理研究院激光聚变研究中心靶科学与制备部Division of Target Science and Fabrication LFRC CAEP

Hiden Espion 型探针诊断原

理及结果

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Espion 射频补偿探针结构图

Hiden公司的 Epsion 型 Langmuir探针结构图

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Espion 探针诊断得到的原始数据是一条 I-

V 曲线，对 I-V 曲线做二阶微分可以得到

电子能量分布函数 :

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22

2

2)( 2

4)(

P

Pe

PevE Vd

Id

e

Vm

eAEf

Epsion探针数据处理过程

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再对 I-V 曲线进行三次拟合，便可得到等离子体

的其他参数。

Epsion探针数据处理过程

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第一次拟合得离子密度 Ni：拟合 I2-V的曲线，找到斜率，使用下面的方程计算得到 Ni。

Epsion探针数据处理过程

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第二次拟合得电子温度 Te和电子密度 Ne：使用 Ln （ Ie ） -V的曲线，找到过渡区的斜率，通过

计算得 Te。为得到电子密度Ne，使用电子饱和区的电流Iest（这个电流值就是 Vp所对应的电流）。通过方程：

计算得到 Ne。

SlopeTe

1

)()(

)(1073.3

2

13

eVTmA

ampsIn

ep

este

Epsion探针数据处理过程

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第三次拟合得等离子体

电势 Vp ：电子饱和区

的斜率和过渡区的斜率

的交叉点所对应的电压

值就是 Vp 。

Epsion探针数据处理过程

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以上过程均由探针自带软件自动或手动处

理完成！

Epsion探针数据处理过程

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工作气压设定在

5Pa

气体流量比为

10:0.4

得到实验结果

实验中，等离子体产

生方式为射频辉光放

电等离子体，射频频

率为： 40.68MHz

。

射频功率 10W

Espion探针诊断试验设计

实验条件

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实验结果

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-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80

-0.0002

0.0000

0.0002

0.0004

0.0006

I (A

)

Vp (V)

Espion 探针诊断等离子体得到的 I-V 曲线：

Epsion探针诊断实验结果

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根据 I-V 曲线计算出等离子体的参数：

Vf （ V ） Vp*(V) Vp(V) Te(eV) Ne Ni Db(m)

16.96 25.071 27.365 3.92 1.18*1015 1.16*16 4.3*10-4

Epsion探针诊断实验结果

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根据 I-V 曲线计算出电子能量分布函数 EEDF ：

0 2 4 6 8 10 120.00E+000

5.00E+013

1.00E+014

1.50E+014

2.00E+014

f

Ee(eV)

EEDF

比较好的结果

！！

Epsion探针诊断实验结果

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根据 I-V 曲线计算出电子能量分布函数 EEDF ：

-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8

-6.00E+014

-4.00E+014

-2.00E+014

0.00E+000

2.00E+014

4.00E+014

6.00E+014

f

Ee

EEDF

通常的结果！

！

Epsion探针诊断实验结果

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