[实用新型]一种用于等离子体诊断的中空探针

说明书

一种用于等离子体诊断的中空探针，属于等离子体科学参数测量技术领域，包括中空壳体、绝缘套管和金属导线，所述的中空壳体一端为封闭端，另一端为开放端，所述的绝缘套管通过开放端进入中空壳体内部且与中空壳体固定连接，所述的中空壳体位于绝缘套管的外侧，所述绝缘套管与中空壳体之间有间隙，所述的金属导线安装在绝缘套管内，金属导线的一端与中空壳体相导通，另一端延伸至绝缘套管外部。能够用于导电薄膜沉积环境等离子体诊断，避免探针与绝缘支架上的导电镀膜短路而报废，并且能够更准确地测量获得等离子体的密度。

技术领域

本实用新型属于等离子体科学参数测量技术领域，具体涉及到一种用于等离子体诊断的中空探针。

背景技术

探针是诊断等离子体参数常用的装置，可以分为单探针、双探针、三探针等诊断方法。单探针方法是一个置于等离子体中的小金属电极，在探针与等离子体地之间加上扫描偏置电压，然后测量探针电流随扫描偏置电压的变化，得到伏安特性曲线，再通过分析伏安特性曲线就可以得到等离子体的参数。双探针方法使用两个相互靠近的小金属电极，扫描偏置电压加在两电极之间，也是通过分析伏安特性曲线获得等离子体的参数。三探针方法使用三个相互靠近的小金属电极，在其中两个电极之间加一个固定电压，测量这两个电极与第三电极之间的电压和电流，利用公式就可以计算出等离子体密度和电子温度。

现有技术采用的探针形状通常为圆柱形、球形或平面型。圆柱形探针由于其易制作和对等离子体扰动较小而最为广泛使用，但圆柱形探针空间对称性不好，尖端电场较强，探针上的收集电流密度不均匀，从而产生沿面电势差和电流，影响测量的准确性。另外，圆柱形探针靠近其绝缘支架的部分会受到绝缘支架鞘层的遮挡而不能有效收集电荷，因此不能准确确定有效的电荷收集面积，从而使电子密度计算不准确。与圆柱形探针相比，球形探针对等离子体扰动更小且空间对称性好，但球形探针也不能避免其靠近绝缘支架的部分受绝缘支架鞘层的遮挡而不能有效收集电荷的问题，使有效的电荷收集面积不能准确确定以及由此导致电子密度计算不准确。平面探针因其对等离子体扰动大和理论不完善而最少使用，且平面探针同样存在电场不均匀和探针受绝缘支架鞘层遮挡的问题。

更主要的是，这些形状的探针都不能用在导电薄膜沉积环境的等离子体诊断上，因为在这样的环境中，这些形状的探针和它的绝缘支架表面会很快被镀上一层导电薄膜而短路，使探针不能继续使用。由于实际生产应用中存在大量导电薄膜沉积环境的等离子体需要进行诊断，比如TiN、CrN、ITO等薄膜沉积环境的等离子体，解决这一问题非常必要。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种用于等离子体诊断的中空探针，以解决现有技术探针不能用于导电薄膜沉积环境等离子体诊断，以及用于其他等离子体诊断测量不准确的问题。

本实用新型是通过以下方式实现的一种用于等离子体诊断的中空探针，包括中空壳体、绝缘套管和金属导线。所述的中空壳体一端为封闭端，另一端为开放端，其内部为一空腔。所述的绝缘套管通过开放端进入中空壳体内部后，绝缘套管可以通过胶粘的方式与中空壳体的封闭端内壁固定连接，也可以通过螺丝拧紧的方式与中空壳体的封闭端内壁固定连接，这样中空壳体套设在绝缘套管的外壁，使中空壳体位于绝缘套管的外侧。所述绝缘套管与中空壳体之间留有间隙，所述的金属导线安装在绝缘套管内，即绝缘套管把金属导线包裹起来，金属导线的一端与中空壳体相导通，导通的方式分为两种，一种为金属导线直接与中空壳体相接触进行导通，另一种方式为金属导线通过导电介质与中空壳体间接接触进行导通，另一端延伸至绝缘套管外部，跟外部的设备相连接。

所述的中空壳体采用金属材质制成。

优选的中空壳体为半球形壳体或者球顶圆筒壳体。

所述绝缘套管与中空壳体固定的一端设置有至少两条凹槽。

所述的中空壳体的外径为1mm-100mm，中空壳体的壁厚为0.1mm-1mm。

所述的间隙的宽度小于中空壳体外直径的五分之一，所述间隙的深度大于间隙最大宽度的3倍。