[发明专利]一种基于数据采集卡的多振幅交流偏置探针等离子体诊断方法

摘要

本发明属于等离子体技术领域，一种基于数据采集卡的多振幅交流偏置探针等离子体诊断方法，本发明基于数据采集卡产生交流偏置信号，经功率放大器驱动，再经过取样电阻加在置于等离子体中的探针上，同时，计算机指令的数据采集卡的差分模拟输入端口采集取样电阻上的电压信号送入计算机，并由计算机换算成电流信号；经过频谱分析再进行最小二乘法拟合及进一步计算得到准确的电子温度值和离子密度值。本发明解决了现有的固定振幅交流偏置探针的诊断技术测量电子温度和离子密度不准确的问题，能够诊断等离子体特别是绝缘沉积环境等离子体，并能够自动完成等离子体诊断过程，输出准确的电子温度值和离子密度值。

主权项

一种基于数据采集卡的多振幅交流偏置探针等离子体诊断方法，其特征在于，包括如下步骤：(a)计算机指令的数据采集卡的模拟输出端口逐次产生振幅分别为V＝Vj(j＝1,2,...)的交流偏置信号，经功率放大器驱动，再经过取样电阻加在置于等离子体中的探针上，同时，计算机指令的数据采集卡的差分模拟输入端口采集取样电阻上的电压信号送入计算机，并由计算机换算成电流信号；(b)计算机对各个振幅交流偏置电压V＝Vj(j＝1,2,...)下的探针电流信号进行频谱分析，得到一次谐波振幅i1ωj(j＝1,2,...)和二次谐波振幅i2ωj(j＝1,2,...)并计算出二者的比值Pj＝i1ωj/i2ωj(j＝1,2,...)；(c)计算机对数据点(Pj,Vj)(j＝1,2,...)用以T为变量的函数I1(eVj/T)/I2(eVj/T)进行最小二乘法拟合，其中e是电子电量，I1(eVj/T)和I2(eVj/T)分别是eVj/T的一阶和二阶虚宗量贝塞尔函数，输出满足最小二乘法拟合的T值T＝Te，Te即是准确的电子温度值；(d)计算机利用Vj(j＝1,2,...)、i1ωj(j＝1,2,...)和Te数据代入公式计算得到nj(j＝1,2,...)，式中A和M分别是探针表面积和离子质量，I0(eVj/Te)是eVj/Te的零阶虚宗量贝塞尔函数，然后对数据点(nj,Vj)(j＝1,2,...)进行线性拟合并延拓至V＝0，输出拟合直线在V＝0的值n0，n0即是准确的离子密度值。