[实用新型]一种用于托卡马克装置磁测量的金属霍尔探测器

说明书

本实用新型提供了一种用于托卡马克装置磁测量的金属霍尔探测器，涉及空间尺寸在微米量级的磁场测量技术领域，包括基底，所述基底表层设有铜引线层和金属敏感层；所述铜引线层和基底上均带有多个铜引线穿孔，所述金属敏感层由金属沉积在基底上形成，所述金属敏感层连接铜引线层用于测量磁场。采用本方案，能够避免聚变实验研究装置上传统磁测量使用积分器带来的累积误差，具有纳米级别的沉积厚度和毫米级尺寸，极大的改善了由于尺寸大带来的空间分辨率低的问题，有效提高了磁场测量的精度和可靠性。

技术领域

本实用新型涉及空间尺寸在微米量级的磁场测量技术领域，具体涉及一种用于托卡马克装置磁测量的金属霍尔探测器。

背景技术

在聚变托卡马克控制运行中，磁测量系统是磁约束聚变装置运行以及等离子体分析的最基本和最重要的诊断系统。现有传统磁测量基于线圈的感应探测器与积分器相结合的方法。积分器运放的输入失调电压和失调电流会带来积分漂移以及外部的电磁干扰和辐射效应，在输入脉冲持续时间延长的情况下，会使积分器累积误差，其极大地影响了磁测量的精确程度。传统磁测量(磁探针)同时受到空间的限制，在偏滤器附近磁场小的情况下，需要增大探针尺寸从而增大有效面积来进行测量，导致探测器安装困难和空间的分辨率低等问题。因此急需具有更高的辐射硬度、耐高温性能、频率响应宽、空间分辨率高并且不需要积分器的金属霍尔探测器成为磁测量的新选择。

实用新型内容

本实用新型为解决上述问题，提供了一种用于托卡马克装置磁测量的金属霍尔探测器，采用本方案，能够避免聚变实验研究装置上传统磁测量使用积分器带来的累积误差，具有纳米级别的沉积厚度和毫米级尺寸，极大的改善了由于尺寸大带来的空间分辨率低的问题，有效提高了磁场测量的精度和可靠性。

本实用新型采用的技术方案为：一种用于托卡马克装置磁测量的金属霍尔探测器，包括基底，所述基底表层设有铜引线层和金属敏感层；

所述铜引线层和基底上均带有多个铜引线连接孔，所述金属敏感层由金属沉积在基底上形成，所述金属敏感层连接铜引线层用于测量磁场。

本方案具体运作时，在基底表层设有铜引线层和金属敏感层，为将输入输出引线稳定连接在引出铜层的部分，其中铜引线层和基底上均带有多个一一对应的铜引线连接孔，用于在铜引线层上连接输入和输出引线，机座上的金属敏感层是由金属沉积在基底上形成，且金属敏感层需覆盖并连接铜引线层，利用霍尔原理，用于精确测试出待测磁场。

进一步优化，所述金属敏感层采用薄膜沉积金属铋，在基底上形成纳米级别且均匀致密的金属铋薄膜。

本方案具体运作时，为了提高探测器的磁场灵敏度和信噪比，金属敏感层的沉积材料需采用霍尔系数最高的金属铋，且沉积的厚度需要达到纳米级别，平均厚度优选保持在80nm左右，并要均匀致密，以提高测量精度。

进一步优化，采用金属敏感层工装固定于基底表层，采用磁控溅射仪将金属沉积在基底上。

本方案具体运作时，首先对基底进行抛光以及开孔，利用铜引线层工装将基底固定，采用磁控溅射仪进行薄膜沉积在基底表层形成金属薄膜，再用同样的方式采用金属敏感层工装将基底再次固定以及镀膜，且金属敏感层需覆盖在一部分铜引线层上。金属敏感层工装的尺寸精度优于0.05mm，在磁控溅射镀膜过程中，需将基底小心地放置到磁控溅射仪中，使用其真空泵将气体抽出，磁控溅射仪可以调节并优化的实验参数有溅射功率、工作气体流量与压强、基片温度等，再经过物理薄膜沉积，最终在基底上形成均匀致密的金属薄膜。

进一步优化，还包括二氧化硅涂层，所述二氧化硅涂层用于将金属敏感层表面封装。

本方案具体运作时，还设有二氧化硅涂层，二氧化硅涂层用于将镀膜基底表面封装，将覆盖金属敏感层，其中二氧化硅需在连接引线前进行封装，能避免在焊接引线时，高温导致金属铋层发生氧化，在二氧化硅封装后再连接输入和输出引线以测量磁场。

进一步优化，所述基底采用氧化铝陶瓷片。