[发明专利]一种等离子体束流密度分布的测量方法

说明书

一种等离子体束流密度分布的测量方法，属于等离子体诊断技术领域。由偏压极板、若干法拉第筒和底板组成。所述偏压极板在每个法拉第筒的轴线位置开设有采集孔，所述偏压极板在边缘端部位置开设有导线连接孔，所述偏压极板经偏压电路接地，使偏压极板带负电，所述偏压极板与法拉第筒的接触面有绝缘涂层；所述法拉第筒内壁有导电薄膜，但不与偏压极板接触，与偏压极板之间留有缝隙，所述法拉第筒下端面有导电薄膜，与下层底板凹槽的导电材料接触引出电路，所述上层底板有固定孔。通过偏压电路10中电流表测得的电流信号I，由电子束通量计算公式Flux计算可得电子束通量，即束流密度。即可测密度分布也可测形状。

技术领域

本发明属于等离子体诊断技术领域，具体涉及一种等离子体束流密度分布的测量方法。

背景技术

随着等离子体技术的广泛应用，对材料表面进行的辐照、刻蚀和溅射实验得到广泛关注。但是要提升材料表面处理实验的效果，就需要对材料表面所受等离子体束流轰击的均匀性进行精确的诊断。

目前对于等离子体束流密度的测量方法多为偏压法，但是由于等离子体的轰击会在材料表面溅射出二次电子，所以测量结果比实际数值偏大，同时由于测量方法本身的缺陷，偏压法无法对等离子体束流密度在某一特定区域内的分布进行诊断。对于等离子体束流密度分布的诊断多数采用法拉第筒阵列的方法，但是由于单个法拉第筒尺寸较大，使得在固定面积内的法拉第筒数量较少，进而对均匀性的测量误差较大。同时由于等离子体温度较高，为保证测量结果的准确性，测量方法需要能够在高温环境下稳定运行，并且测量结果不会受等离子体的干扰。

因此，等离子体诊断技术领域，亟需一种能够显著较低法拉第筒尺寸，增加单位面积内法拉第筒数量，且能在高温等离子体环境下稳定运行的等离子体束流密度分布的精确测量方法。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种能够在固定区域内精确测量等离子体束流分布的测量方法。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种等离子体束流密度分布的测量方法，其特征在于，采用的装置包括偏压极板(1)、若干法拉第筒(3)和下层底板(6)；

偏压极板(1)开设有多个采集孔(7)，所述偏压极板的边缘端部位置开设有导线连接孔(11)，所述偏压极板经偏压电路(10)接地，使偏压极板带负电；偏压极板的正下方为多个平行排布的法拉第筒(3)，法拉第筒的轴线垂直偏压极板(1)的板面，所述偏压极板与法拉第筒的上端口接触面处设有绝缘涂层(2)，在每个法拉第筒的轴线对应一个采集孔(7)，采集孔(7)的直径小于法拉第筒的内直径；所述法拉第筒内壁表面有一层导电薄膜(9)，但导电薄膜(9)不与偏压极板接触，与偏压极板(1)之间留有缝隙，所述法拉第筒下端面有导电材料(5)封口，导电薄膜(9)伸出法拉第筒下端面并与导电材料(5)连接接触，导电薄膜(9)引出电路，每个法拉第筒下端及对应的导电材料(5)均固定于下层底板(6)的凹槽内；在下层底板(6)的上部设有上层底板(4)，所述上层底板在对应的法拉第筒的位置均设有固定孔(12)，使得法拉第筒的穿过用于固定法拉第筒。

压极板(1)采用导电材料，法拉第筒以绝缘材料为主体，下层底板采用绝缘材料。

所述的偏压电路(10)为偏压极板(1)的导线连接孔(11)引出电路接地，法拉第筒下端面的导电薄膜(9)引出电路经由电流表接地，或接电源的同一电极，即同电位。

法拉第筒阵列布局可根据实际需要安排。如采用图4所示的排布，法拉第筒数量为5～35个，布局采用点对称布局。

进一步的，所述法拉第筒阵列布局在测量等离子体束流密度分布基础之上，也可以测量等离子体束流的横截面形状，如根据每个法拉第筒为一个单元，所有单元测得的密度排布可以形成等离子体束流的横截面形状。

进一步的，所述法拉第筒的高度可以在限制范围内根据等离子体环境和测量需要改变。