ĐẦU DÒ PHÁT XẠĐẦU DÒ FARADAY

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊNBỘ MÔN VẬT LÝ ỨNG DỤNG

GVHD: PGS. TS. Lê Văn HiếuHVTH: Lê Nguyễn Bảo Thư

ĐẦU DÒ PHÁT XẠ(Emissive probe)

1. CẤU TRÚC

Dựa trên nguyên lí cơ bản là: Nếu thế đầu dòlà dương so với thế plasma, các electronphát ra với năng lượng thấp bị hút trở lại đầudò. Trong trường hợp này dòng đầu dò làkhông thay đổi bởi sự phát xạ ra cácelectron. Nếu thế đầu dò là âm so với thếplasma, các electron phát xạ có thể đi vàoplasma.

ĐẦU DÒ PHÁT XẠ2. Hoạt động.

Dựa trên nguyên lí cơ bản là: Nếu thế đầu dòlà dương so với thế plasma, các electronphát ra với năng lượng thấp bị hút trở lại đầudò. Trong trường hợp này dòng đầu dò làkhông thay đổi bởi sự phát xạ ra cácelectron. Nếu thế đầu dò là âm so với thếplasma, các electron phát xạ có thể đi vàoplasma.

Nếu đầu dò được nung nóng cho đến khi phát xạ raelectron, dòng đầu dò tổng cộng, là một hàm của điệnthế đầu dò, được cho bởi công thức:

Dòng phát xạ:( )p p i em eI V I I I

* 2 expem emB

eI A A T

k T

* 2 expem em

B

eI A A T

k T

Với Aem là diện tích phát xạ ,

A* là hằng số Richardson,Tω là nhiệt độ của đầu dò

là công thoát điện tử bề mặt đầu dò.w

ĐẦU DÒ PHÁT XẠ

Để đo thế plasma với đầu dò phát xạ người tadùng 2 phương pháp chính:

Phương pháp thế uốnPhương pháp thế nổi

Phương pháp đo:

Để đo thế plasma với đầu dò phát xạ người tadùng 2 phương pháp chính:

Phương pháp thế uốnPhương pháp thế nổi

Phương pháp thế uốn: Nguyên tắc của

phương pháp này làdựa trên việc xác địnhtrực tiếp thế plasma từđường đặc trưng đầudò phát xạ. Thế mà tạiđó xuất hiện điểm uốntrên đường đặc trưngcủa đầu dò phát xạtương ứng với thếplasma.

Nguyên tắc củaphương pháp này làdựa trên việc xác địnhtrực tiếp thế plasma từđường đặc trưng đầudò phát xạ. Thế mà tạiđó xuất hiện điểm uốntrên đường đặc trưngcủa đầu dò phát xạtương ứng với thếplasma.

Phương pháp thế nổi Phương pháp này bao gồm việc đo các thế nổi của đầu

dò ở các dòng nhiệt khác nhau. Khi dòng nhiệt tăng lên,thế nổi của đầu dò sẽ dịch chuyển (tăng) cho đến khi nóđạt giá trị bão hòa ứng với thế plasma.

Vpr

Ipr

Idis

3

1 2

Vdis

300-600 V

-30-30 V

V

V

A

A

P L A S M A

ĐẦU DÒ PHÁT XẠ

Vpr

Ipr

Idis

3

1 2

Vdis

300-600 V

-30-30 V

V

V

A

A

P L A S M A

Sơ đồ mạch điện đầu dò trong plasma

ĐẦU DÒ FARADAY(Faraday probe)

Đầu dò Faraday là một dụng cụ để đo mật độ dòng điệnCác loại đầu dò:

Đầu dò có hai bộ phận chính:

* Vành góp

* Vòng bảo vệ

ĐẦU DÒ FARADAY

Vành góp

Làm bằng thép không rỉĐược phun một lớp tungsten để làmgiảm sự phát xạ electron thứ cấp từ sựbắn phá ion

ĐẦU DÒ FARADAY

Làm bằng thép không rỉĐược phun một lớp tungsten để làmgiảm sự phát xạ electron thứ cấp từ sựbắn phá ion

Vòng bảo vệDùng để che chắnvành góp khỏi cácion năng lượngthấp đến từ đườngphía bên ngoàivành góp.

ĐẦU DÒ FARADAY

Dùng để che chắnvành góp khỏi cácion năng lượngthấp đến từ đườngphía bên ngoàivành góp.

Hoạt động: Khi các ion đập vào bề mặt của vành góp, các

electron chứa trong phần kim loại của đầu dòFaraday tuôn ra bề mặt đầu dò để trung hòacác ion tập trung trên bề mặt

Các electron di chuyển tạo ra dòng điện đầudò, dòng này bằng với dòng ion.

Mật độ dòng được xác định bởi tỉ số của dòngion và diện tích của vành góp.

J= I/A

ĐẦU DÒ FARADAYHoạt động: Khi các ion đập vào bề mặt của vành góp, các

electron chứa trong phần kim loại của đầu dòFaraday tuôn ra bề mặt đầu dò để trung hòacác ion tập trung trên bề mặt

Các electron di chuyển tạo ra dòng điện đầudò, dòng này bằng với dòng ion.

Mật độ dòng được xác định bởi tỉ số của dòngion và diện tích của vành góp.

J= I/A

Trong thực nghiệm: Người ta sử dụng vôn kế để đo điện thế đầu dòV, sau đó mật độ dòng sẽ được tính như sau:

Vj =

RA

Với : R là điện trở trong mạchA là tiết diện đầu dò

Với : R là điện trở trong mạchA là tiết diện đầu dò

Đầu dò Faraday trong LVTF

ĐẦU DÒ FARADAY

ĐẦU DÒ FARADAY

Đồ thị thể hiện sự phụ thuộc của mật độ dòngvào vị trí góc