[发明专利]一种超高速撞击中瞬态等离子体参数测量的方法

摘要

本发明涉及一种用于超高速撞击中瞬态等离子体参数测量的装置，包括多层栅网传感器、电源和示波器；其中，多层栅网传感器利用带电栅网分析空间碎片撞击形成的等离子体能量，得到包括等离子体密度、能量、扩散速度在内的参数；所得到的结果在示波器上显示；多层栅网传感器传按照从上到下的顺序依次包括屏蔽体、粒子筛选栅网、能量扫描栅网、抑制电子栅网和收集电极；屏蔽体用于屏蔽内部电场，避免各层栅网上所加电压对外界等离子体环境造成影响；粒子筛选栅网用于区分正负粒子；能量扫描栅网通过加扫描偏压获得粒子的能量信息；抑制电子栅网既能防止收集电极上二次电子和光电子的发射，也能防止对前端电子学的干扰；收集电极用于收集等离子体。

主权项

一种超高速撞击中瞬态等离子体参数测量的方法，用于在包含撞击靶、至少两个用于超高速撞击中瞬态等离子体参数测量的装置的真空靶室中测量等离子体的参数，所述用于超高速撞击中瞬态等离子体参数测量的装置包括：多层栅网传感器、电源和示波器；其中，所述电源为所述多层栅网传感器和示波器提供电能，所述多层栅网传感器利用带电栅网分析空间碎片撞击形成的等离子体能量，从而得到包括等离子体密度、能量和扩散速度在内的参数；所得到的结果在所述示波器上显示；所述多层栅网传感器按照从上到下的顺序依次包括：屏蔽体、粒子筛选栅网、能量扫描栅网、抑制电子栅网和收集电极；所述的屏蔽体用于屏蔽内部电场，避免各层栅网上所加电压对外界等离子体环境造成影响；所述粒子筛选栅网用于区分正负粒子；所述能量扫描栅网通过加扫描偏压获得粒子的能量信息；所述抑制电子栅网既能防止收集电极上二次电子和光电子的发射，也能防止对前端电子的干扰；所述收集电极用于收集等离子体；该方法包括：步骤1)、装置调试步骤；该步骤进一步包括：将多层栅网传感器中的屏蔽体接地；为粒子筛选栅网加载电压，若要测量等离子体中的电子密度，则为粒子筛选栅网加正电，若要测量等离子体中的离子密度，则为粒子筛选栅网加负电，所要加载的电压的大小根据所要测量的等离子体中的粒子能量确定；为能量扫描栅网加载电压，若要测量等离子体中的电子能量，则为能量扫描栅网加载负电，若要测量等离子体中的离子能量，则为能量扫描栅网加载正电；为抑制电子栅网加载负电，所加载负电的电压值由待测等离子体能量确定；为收集电极串联一个取样电阻然后接地，所述取样电阻上的电压信号会被示波器采集；步骤2)、等离子体参数测量的步骤；当启动空间碎片加速器后，开始对等离子体参数进行测量；对等离子体参数的测量包括等离子体密度、等离子体能量和等离子体扩散速度的测量；等离子体密度测量包括：利用示波器收集传感器中的收集电极在不同速度空间碎片撞击下形成的电压信号，结合取样电阻值获得电流信号，将电流信号对时间求积分即可得到收集的等离子体总电荷，从而得到等离子体的密度信息；等离子体能量的测量包括：改变能量扫描栅网上所加载的电压，根据能量扫描栅网上所加载的不同电压值收集粒子电流信息，从而获得完整的V‑I曲线，进而可获得等离子体中的粒子能量参数；等离子体扩散速度的测量包括：测量空间碎片在两个传感器中的撞击点距离，结合采集信号的时间差，计算出等离子体扩散速度参数。