[发明专利]一种磁探针装置

说明书

本发明公开一种磁探针装置。所述磁探针装置包括：磁探针本体和信号处理电路，所述磁探针本体输出端与所述信号处理电路的输入端连接；所述信号处理电路包括第一电容、第二电容、法拉第屏蔽装置和升压变压器，所述法拉第屏蔽装置固定于所述升压变压器的原边线圈和副边线圈之间；所述升压变压器的原边线圈设置中心抽头，并且所述中心抽头接地；所述原边线圈的第一端串联所述第一电容，所述原边线圈的第二端串联所述第二电容。采用本发明的磁探针装置可以改善磁探针的信噪比，提高等离子体中磁场的测量精度。

技术领域

本发明涉及磁诊断领域，特别是涉及一种磁探针装置。

背景技术

容性耦合等离子体源(CCP)和感性耦合等离子体源(ICP)已被广泛应用于芯片生产、太阳能电池制备，平板显示器制造以及微机电加工等领域中。等离子体材料处理与加工已成为半导体行业中的核心技术。为了优化工艺参数，节约成本，提高产能，人们采用各种技术手段对等离子体源中的重要参数进行原位诊断。

磁探针是对等离子体空间电磁场测量的重要工具，已经被应用于核聚变装置、磁镜装置、射频等离子体源以及爆炸等离子等领域。典型的磁探针结构非常简单，通常由数匝感应线圈制成，基本原理是利用法拉第电磁感应定律。当探针置于交变磁场中时，线圈两端的感应电动势V_p正比于磁场强度B，即：V_p(t)＝-jωnaBe^jωt。其中，ω为磁场角频率，n为探针线圈匝数，a为线圈横截面积。在感性耦合等离子体源中，通过磁探针不仅能获得磁场的空间分布，还能计算得到电流密度、电场以及电子功率沉积的空间分布，成为探索其物理本质的重要工具。但是，在容性耦合等离子体源中，由于放电由电场驱动，空间的磁场较弱，因此磁场测量相对困难。此外，探针与等离子体电势之间的容性耦合还会产生干扰信号，严重影响磁场的测量，导致磁探针的测量精度不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁探针装置，以提高磁探针装置的抗干扰性，提高等离子体测量的精度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种磁探针装置，所述磁探针装置包括：磁探针本体和信号处理电路，所述磁探针本体输出端与所述信号处理电路的输入端连接；所述信号处理电路包括第一电容、第二电容、法拉第屏蔽装置和升压变压器，所述法拉第屏蔽装置固定于所述升压变压器的原边线圈和副边线圈之间；所述升压变压器的原边线圈设置中心抽头，并且所述中心抽头接地；所述原边线圈的第一端串联所述第一电容，所述原边线圈的第二端串联所述第二电容。

可选的，所述磁探针装置还包括：示波器，所述信号处理电路的输出端与示波器连接，所述示波器用于显示所述信号处理电路的输出电压的参数。

可选的，所述磁探针本体具体包括：探针头、第一同轴线、第二同轴线和石英玻璃管；所述第一同轴线和所述第二同轴线平行放置，所述第一同轴线和所述第二同轴线整体的外部通过铝箔层包裹，通过铝箔层包裹的所述第一同轴线和所述第二同轴线插入固定于所述石英玻璃管内部；所述探针头由两匝线圈组成；所述探针头的第一端与第一同轴线的第一端连接，所述探针头的第二端与所述第二同轴线的第一端连接；所述第一同轴线的第二端与所述升压变压器的原边线圈的第一端连接；所述第二同轴线的第二端与所述升压变压器的原边线圈的第二端连接。

可选的，所述线圈的直径为10毫米，所述线圈的材质为漆包线或者钨丝。

可选的，所述第一同轴线的特征阻抗为50欧姆，所述第二同轴线的特征阻抗为50欧姆。

可选的，所述磁探针本体还包括：第一SMA射频连接器和第二SMA射频连接器；所述第一同轴线的第二端通过第一SMA射频连接器与所述原边线圈的第一端连接，所述第二同轴线的第二端通过第二SMA射频连接器与所述原边线圈的第二端连接。

可选的，所述第一电容和所述第二电容均为可变电容。