[发明专利]等离子体诊断设备及方法

权利要求书

1、一种包括插入到等离子体中或置于等离子体的边界处的探针单元的等离子体诊断设备，所述设备包括：

信号提供单元，具有信号提供源；

电流检测/电压转换单元，用于将从信号提供单元施加的周期性电压信号施加到探针单元、检测流过探针单元的电流的幅值并将检测的电流转换为电压；

分频测量单元，用于接收从电流检测/电压转换单元输出的电压作为输入，并计算流过探针单元的电流的各个频率分量的幅值和相位。

2、如权利要求1所述的等离子体诊断设备，还包括：

另一探针单元，连接到信号提供单元并插入到等离子体中。

3、如权利要求1所述的等离子体诊断设备，其中，电流检测/电压转换单元包括：电流检测电阻器，串联连接到探针单元的后端；差分放大器，用于测量电流检测电阻器的两端之间的电势差，并计算流过探针单元的电流的幅值。

4、如权利要求1所述的等离子体诊断设备，其中，信号提供单元还包括：信号放大器，具有连接到信号提供源的一个输入端、连接到电流检测电阻器的前端或后端的另一输入端以及连接到电流检测电阻器的后端的输出端。

5、如权利要求1所述的等离子体诊断设备，其中，分频测量单元使用FFT。

6、如权利要求1所述的等离子体诊断设备，其中，分频测量单元包括：

操作电路单元，用于接收从电流检测/电压转换单元输出的电压和周期性电压信号作为输入，并执行预置操作；

低通滤波单元，用于对操作电路单元的操作结果进行低通滤波，并计算流过探针的电流的各个频率分量的幅值。

7、如权利要求1所述的等离子体诊断设备，其中，用于DC电流阻断的电容元件设置在等离子体和探针单元之间、在探针单元和电流检测/电压转换单元之间以及在电流检测/电压转换单元和信号提供单元之间的至少一处。

8、如权利要求1所述的等离子体诊断设备，其中，通过下面的等式来校正从信号提供单元施加到探针单元的周期性电压信号的幅值，并将其施加到等离子体：

V_sh＝R_shV₀/(R_s+R_sh)

其中，R_sh为作为离子密度和电子温度的函数的鞘电阻，V₀为施加到探针单元的周期性电压信号的幅值，R_s为连接到探针单元的电路和装置的电阻。

9、如权利要求1所述的等离子体设备，其中，通过在信号提供单元施加或不施加电信号之间的浮置电势变化来测量电子温度。