正负方波调幅电源及静电探针数据采集分析系统研究

发布时间：2020-06-15 00:09

【摘要】：等离子体是物质存在的一种基本形态,被视为是除了固体、液体和气体之外,广泛存在于宇宙和人类的生活中的第四种物质形态,其在能源、化学、材料科学、空间物理、环境科学等领域得到广泛的应用。在种种研究等离子体性能的实验手段之中,静电探针诊断技术的作用尤为重要。例如通过对材料加工过程中的等离子体进行探针诊断,可以通过得到的数据和图形,分析并获得等离子体变量和宏观参数之间的关联,从而对材料加工过程中等离子体中如何进行物理、化学反应,以及等离子体与材料如何相互作用有更深的理解,在此基础之上进一步建立材料结构、性能的整体框架,获得材料性能改变的微观机制,从而控制等离子体的加工过程。作为等离子体参数诊断的必备工具之一,虽然朗缪尔探针测量理论在1924年已经被提出,并在日后的发展中不断进步,但是实际测量的误差一直比较粗燥,致使探针测量数据只具有数量级参考意义。针对现有诊断仪器存在的不足,本文设计了一款基于USB总线的高性能、高精度、等离子体电压-电流于一体的正负方波调幅电源及静电探针数据采集分析系统,采用差分16位高精度模拟信号采集(最高稳定采样速率为500KSPS),并且内部DA与AD的时钟同步,即在AD采集时钟的上升沿或者下降沿同步实现DA输出,并且使用LabVIEW软件在上位机上对整个过程实现精确的同步控制及测量。
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O53
【图文】：

2 朗缪尔静电探针诊断原理缪尔静电探针原理概述 朗缪尔探针的结构和使用条件在需要测量的等离子体中插入一根金属探针，并在此探针上施加正负电子或离子电流，这就是静电探针的基本原理，它是最早也是最有用诊断工具之一，至今在各领域仍然有着广泛的应用。这种探针的发明朗缪尔，莫特史密斯和和朗缪尔在 1926 年对其做出了非常详细的分析常被称作朗缪尔探针[9]。如图 2-1 所示，如果以接地的金属真空室壁作为另一个电极，这样则式，此时与等离子体接触的两个探针的表面积大小有几个数量级的差等离子体中插入两个金属探针，且探针表面积相同，则成为双探针式论的，主要为单探针式。

图 2-2 探针的电流-电压特性测量装Fig.2-2 The I Vcharacteristic measuring devic为了测量探针的电流和电压，从而获得电流电压探针为必要工具，还需电压可以调节的扫描电源，以及这个采集设备中一般包括上位机、示波器、采集卡、部件。计算机软件部分可以使用 LabVIEW 软件编写整个过程进行同步控制和参数处理。2.2.1 朗缪尔探针的电流-电压特性图 2-3 为单探针的I V特性曲线图。Ia

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本文编号：2713577