[发明专利]一种凸凹探针及其等离子体诊断方法

权利要求书

1.一种凸凹探针，其特征是：凸探针、绝缘管和金属导线组成凸探针组件；所述的绝缘管与凸探针直径相同；凹探针、绝缘套管和金属导线组成凹探针组件；凸探针组件和凹探针组件构成凸凹探针组合；所述的凸探针为半球形，直径为0.5-50mm；所述凸探针的半球的平面部分与所述的绝缘管的一端正对接触或留一个缝隙；所述的缝隙的宽度不大于所述的半球和所述的绝缘管直径的1/10；所述的凹探针为圆筒形，内径为0.5-50mm，深径比大于10；所述的凹探针一端开放，圆筒外紧套所述的绝缘套管，圆筒开放的一端边缘与绝缘套管边缘平齐。

2.根据权利要求1所述的一种凸凹探针，其特征是：所述的凸探针和凹探针的材料是相同的非磁性金属，所述的绝缘管和绝缘套管的材料为陶瓷、玻璃或塑料。

3.根据权利要求1或2所述的一种凸凹探针，其特征是：所述的凸凹探针组合包括分体式凸凹探针组合和一体伸缩式凸凹探针组合两种形式。

4.根据权利要求3所述的一种凸凹探针，其特征是：

所述的分体式凸凹探针组合中，凸探针组件和凹探针组件靠近安装，凹探针圆筒开放的一端靠近凸探针，凹探针组件不遮挡凸探针；

所述的一体伸缩式凸凹探针组合中，凸探针组件和凹探针组件共轴安装，凸探针组件处于缩入凹探针组件内的状态和伸出凹探针组件外的状态。

5.根据权利要求1、2或4所述的一种凸凹探针，其特征是：所述的凸探针组件缩入凹探针组件内的状态中，凸探针缩入凹探针圆筒内的深度大于凹探针圆筒直径的10倍；所述的凸探针组件伸出凹探针组件外的状态中，凸探针靠近凹探针圆筒边缘但不被凹探针遮挡。

6.权利要求1-5任一所述的一种凸凹探针的等离子体诊断方法，其特征是：将凸凹探针组合置于等离子体中，同时或分别在凸探针和凹探针与等离子体接地电极之间加上扫描偏置电压，并测量凸探针和凹探针各自的电流随扫描偏置电压的变化，得到凸探针和凹探针各自的伏安特性曲线；从凹探针的伏安特性曲线上找到它的拐点，读出该拐点对应的偏置电压值；从凸探针的伏安特性曲线上读出上述偏置电压值对应的电流I_es，利用公式计算获得电子密度n_e，上述公式中，e、m_e和T_e分别是电子电量、电子质量和电子温度，A是凸探针半球面的面积；对凸探针的伏安特性曲线做二次微分，利用公式获得电子能量分布函数f(E)，其中E＝e(V_S-V)是电子能量，V是探针偏置电压，取值V≤V_S，V_S是等离子体空间电位。