[发明专利]一种开放环境下气体杂质的分析检测装置及方法

权利要求书

1.一种开放环境下气体杂质的分析检测装置，其特征在于，包括等离子体发生装置（3）、朗缪尔探针系统（4）和可调节直流电源（1），所述可调节直流电源（1）和所述朗缪尔探针系统（4）均与所述等离子体发生装置（3）连接，所述等离子体发生装置（3）包括片状的阳极（7）、片状的阴极（8）和片状的电离探测器（9），所述阳极（7）、所述阴极（8）和所述电离探测器（9）通过陶瓷片间隔堆叠设置，所述陶瓷片为非导电装置，所述阳极（7）、所述阴极（8）和所述电离探测器（9）处贯穿设置有电离通孔；

所述阳极（7）连接所述可调节直流电源（1）的正极，所述电离探测器（9）连接朗缪尔探针系统（4）的正极；所述朗缪尔探针系统（4）的负极连接所述阴极（8）。

2.根据权利要求1所述的开放环境下气体杂质的分析检测装置，其特征在于，还包括发射光谱仪（6），所述发射光谱仪（6）与所述等离子体发生装置（3）连接，所述发射光谱仪（6）适于采集等离子体的发射光谱。

3.根据权利要求1所述的开放环境下气体杂质的分析检测装置，其特征在于，还包括气体混合装置（10），所述气体混合装置（10）与所述电离通孔连接。

4.根据权利要求1所述的开放环境下气体杂质的分析检测装置，其特征在于，所述阳极（7）、所述阴极（8）和所述电离探测器（9）的表面均通过旋涂法涂布有绝缘涂层。

5.一种开放环境下气体杂质的分析检测方法，其特征在于，基于权利要求1-4任一项所述的开放环境下气体杂质的分析检测装置；所述方法包括：

当电离通孔处的气体进行电离时，控制朗缪尔探针系统（4）向电离探测器（9）施加预设偏压，以使所述电离探测器（9）探测与所述预设偏压对应等离子体电流，其中，所述朗缪尔探针系统（4）适于根据所述等离子体电流生成所述气体的电流电压曲线；

获取所述电流电压曲线；

根据所述电流电压曲线生成等离子体电子能谱；

根据所述等离子体电子能谱对所述气体进行定量分析；

所述根据所述电流电压曲线生成等离子体电子能谱包括：

对所述电流电压曲线的探针电流相对于探针电压进行一阶求导得到初始等离子体电子能谱；

根据预设扩散函数对所述初始等离子体电子能谱进行修正，得到所述等离子体电子能谱，其中，所述等离子体电子能谱包括特征电子；

所述根据所述等离子体电子能谱对所述气体进行定量分析包括：

通过比对不同原子、分子的电离能，以确定不同所述特征电子的特征电子峰对应的气体杂质组分。

6.根据权利要求5所述的开放环境下气体杂质的分析检测方法，其特征在于，所述根据所述等离子体电子能谱对所述气体进行定量分析还包括：

根据所述等离子体电子能谱确定彭宁电离反应的速率常数；

根据所述速率常数对所述气体进行定量分析。

7.根据权利要求5所述的开放环境下气体杂质的分析检测方法，其特征在于，还包括：

获取由发射光谱仪（6）采集的发射光谱；

根据所述发射光谱确定所述气体的气体组分；

根据所述气体组分对所述朗缪尔探针系统（4）的扫描步长范围和扫描电压进行调节。

8.根据权利要求5-7任一项所述的开放环境下气体杂质的分析检测方法，其特征在于，还包括：

对于含有获取含有H杂质的气体，获取所述气体的谱线；

根据Stark展宽法和谱线确定电子密度。