等离子清洗机中等离子参数诊断的常用方式

等离子清洗机的等离子参数的测量和诊断，对等离子清洗机具有重要意义。朗缪尔探针是至今仍在使用的一种等离子体诊断工具，今天就与大家探讨与介绍这一常用诊断方式。朗缪尔探针其实是一种静电探针，通过将一根金属探针插入等离子体中，并在它上面施加正或负的偏置电压以收集电子或离子电流。与任何其他电极一样，探针周围会形成一个鞘层，且面积通常是非常小的，因此，在适当的条件下，它们仅对等离子体产生小的局域干扰。下图示出了一个探针的电压和电流的定义。

1 探针电压与电流特征曲线图

在实际诊断中，探针相对于地的偏置电压为VB,而等离子体相对于地的电位为φp。当探针电压Vb=φp时，探针处于与等离子体相同的电位，此时它收集到的电流主要来自容易动的电子。当增加Vb并使其超过φp时，电流将趋于饱和而达到电子饱和电流值，但电流也会因探针有效收集面积的增加而随电压增加，这与探针的几何形状有关。不过当探针电压变化时，它的有效收集面积也会有所改变，从而导致离子饱和电流的改变。当然由于离子的质量远大于电子，所以离子饱和电流远小于电子饱和电流。变化规律正如下图典型的探针电压-电流特征曲线所示。

2 探针分析的复杂性

为了最大程度地减少探针对等离子体的干扰，以及方便探针的制作，探针通常选择一根半径为a<λDe的细导线。因此在确定探针收集到的电流时，必须了解带电粒子在其鞘层内的运动轨迹，这使得探针分析变得十分复杂。当探针电压远高或远低于等离子体电位时，其鞘层宽度将增加，并且有效收集面积也因此增加。