Патент ссср 401932

40I932

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (."оюз Советских

Социвлистииеских

Республик

ЕПТБ! ц .! .=:Л,, - цЩГО ЦЩ !

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 07.11.1972 (№ 1746090/26-25) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 12.Х.1973. Бюллетень ¹ 41

Дата опубликования описания 18 11.1974

М. Кл. G Olr 29/ОО государственный номитв1

Совета Министров СССР ве делам изобретений и открытий

УДК 533.6.01(088.8) Авторы изобретения

Л. В. Носачев и В. В. Скворцов

Заявитель

МНОГОЭЛЕКТРОДНЫЙ ЗОНД ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

ПОТОКА РАЗРЕЖЕННОЙ ПЛАЗМЫ

Изобретение относится к устройствам для диагностики плазмы в лабораторных условиях, ионосфере и т. д.

Известны многоэлектродные зонды для измерения параметров потока плазмы, например энергетического спектра и концентрации частиц в потоках разреженной плазмы, содержащие корпус, диафрагму, входной, анализирующий и разделяющий электроды и коллектор.

Эти зонды при анализе ионной компоненты плазменного потока не позволяют снять энергетическое распределение и определить концентрацию медленных ионов, образовавшихся в результате перезарядки быстрых ионов потока на нейтральных атомах рабочего газа, так как коллектор такого зонда регистрирует сумму токов медленных и быстрых ионов, и ток медленных ионов для условий, моделирующих полет спутника (в ионосфере), более чем на два порядка меньше тока быстрых ионов. Для лабораторного моделирования движения спутника в ионосфере необходимо знать энергетическое распределение и концентрации медленных ионов в потоке, образу.ющих фон, который может существенным образом искажать истинную картину взаимодействия движущегося тела с разреженной плазмой.

Целью изобретения является повышение точности измерения параметров потока разреженной плазмы за счет установки разъемного коллектора в многоэлектродный зонд, который позволяет проводить пространственное разделение быстрых и медленных ионов и определять их среднюю энергию и концентрацию в заданной точке потока.

На фиг. 1 показана конструкция многоэлектродного зонда и схема распределения потенпиалов между электродами; на фиг. 2 приве10 дены вольт-амперные характеристики многоэлектродного зонда.

Многоэлектродный зонд (фиг. 1) состоит из металлического корпуса 1, входной диафрагмы 2, ограничивающей поток заряженных час15 тиц внутри зонда, входного электрода 3, выравнивающего электрическое поле на входе в зонд, анализирующего электрода 4, разделяющего электрода 5 и разъемного коллектора 6, обеспечивающего пространственное

20 разделение ионных токов.

Все электроды и диафрагма отделены один от другого фторопластовыми шайбами 7 и изолированы от корпуса втулкой 8. Электроды 3, 4, 5 выполнены из плоских вольфрамовых се25 ток с ячейкой 80 80 мм и диаметром прутка

8 мк, закрепленных в кольцевых обоймах. Диафрагма 2, коллектор 6 и корпус 1 зонда изготовлены из нержавеющей стали. Диафрагма

2 имеет узкий щелевой вырез, длина которого

30 «а порядок превышает его ширину.

4ОИЗ2

З0

Для того чтобы можно было осуществить пространственное разделение медленных и быстрых ионов потока и анализировать по энергиям медленные ионы, а следовательно, определять с высокой точностью их концентрацию из кривой задержки, коллектор б выполнен разъемным в виде двух полудисков, изолированных друг от друга воздушным зазором шириной примерно 0,5мм. Зазор между полудисками и щелевой вырез в диафрагме параллельны между собой. Устанавливается он таким образом, что большая сторона выреза расположена перпендикулярно оси потока плазмы, а плоскость диафрагмы параллельна направлению движения быстрых ионов в потоке.

Работает зонд следующим образом. На элементы зонда подается питание, обеспечивающее распределение потенциалов, изображенное схематично на фиг. 1, применительно к условиям работы в вакуумной камере. На этой схеме за «ноль» принят потенциал стенки вакуумной камеры. На диафрагму 2 и входной электрод 3 подается потенциал, заведомо отрицательный относительно плазмы, чтобы полностью пропустить в зону весь ток медленных ионов, приходящих с границы плазмы.

Анализ ионов по энергиям производится с помощью анализирующего потенциала электрода 4. Разделяющий электрод 5 имеет отрицательный потенциал, необходимый для отсечки электронной компоненты потока плазмы. Для подавления вторичной электронной эмиссии с коллектора 6 последний имеет положительный потенциал относительно ближайшего электрода.

Пространственное разделение медленных и быстрых ионов потока в таком многоэлектродном зонде происходит за счет того, что быстрые ионы движутся под острыми углами к плоскости коллектора и поэтому они могут попадать лишь на один полудиск коллектора, а .медленные ионы с хаотическим распределением скоростей приходят на оба полудиска поровну. Таким образом, второй полудиск коллектора будет регистрировать ток одних медленных ионов. Сняв кривую задержки (фиг. 2,а) медленных ионов, можно определить с высокой точностью энергетическое распределение и концентрацию медленных ионов в потоке разреженной плазмы. На фиг. 2,б показана вольт-амперная характеристика зонда, снятая многоэлектродным зондом без пространственного разделения ионных потоков.

Испытания опытного образца предлагаемого зонда показали, что многоэлектродный зонд с разъемным коллектором 6 дает стабильные результаты при определении параметров плазмы и позволяет с высокой степенью точности измерять энергетическое распределение и концентрацию медленных ионов перезарядки в потоках разреженной плазмы с высокой энергией заряженных частиц.

Предмет изобретения

Многоэлектродный зонд для измерения параметров потока разреженной плазмы, содержащий корпус, диафрагму, электроды и коллектор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, коллектор выполнен в виде двух изолированных друг от друга полудисков.

401932

Ы УаЬ

tîî

750 Va 6

Фиг 2 7иЛ 1

Составитель В. Ким

Техред Л. Грачева

Редактор T. Орловская

Корректоры: Е. Хмелева и 3. Тарасова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 265!13 Изд,, \ъ j 27 Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5