Bài thuyết trình Đầu dò Langmuir

Bài thuyết trình Đầu dò Langmuir giới thiệu tới các bạn những nội dung về các phương pháp chẩn đoán plasma, phương pháp đầu dò điện Langmuir, công trình của Druyvestein, sử dụng định luật đồng dạng,... Với các bạn chuyên ngành Vật lý thì đây là tài liệu hữu ích.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài thuyết trình Đầu dò Langmuir SVTH: Nguyễn Vũ TyThầy Hướng Dẫn: PGS.TS LÊ VĂN HiẾU Tháng 7 năm 2010Có nhiều phương pháp được sử dụng để chẩn đoán plasma như :(1) Phương pháp quang phổ (dùng phổ kế).(2)Phương pháp dùng đầu dò điện .(3)Phương pháp dùng sóng viba.* Trong các phương pháp trên thì phương pháp sử dụng đầu dò điện được đánh giá cao nhất do có hệ đo đơn giản .Phương pháp này được phát minh vào đầu thếkỷ XX bởi Mott-Smith và Langmuir .LÝ THUYẾT CỦA DRUYVESTEIN.SỬ DỤNG ĐỊNH LuẬT ĐỒNG DẠNGMục tiêu cuối cùng là thành lập các công thức xác định các đặc trưng của plasmaHàm phân bố điện tử theo năng lượng tỉ lệ với đạo hàm cấp hai của đòng đầu dò . 2 d ie f (eV )  A V 2 dVTrong đó :+ V=Vp: là điện thế đầu dò plasma, tính bằng Volt (V).+f(eV) : là năng lượng điện tử, tính bằng electron-volt (eV).+ie : là dòng điện tử đến đầu dò. Có nhiều cách để tìm đạo hàm bậc hai của dòng đầu dò. Phổ biến nhất hiện nay là sử dụng dòng điện xoay chiều với biên độ nhỏ A1 Anod R3 V + R1 R2 Nguồn đầu dò + -Nguồn cao thế - A2 Nguồn xoay chiều tạo thế vi phân cho đầu dò catod Mạch điện dùng để xác định đạo hàm bậc 2 của dòng đầu dò Giả sử điện thế xoay chiều ∆V có dạng : ∆V= acos(ωt) Với a, ω là biên độ và tần số của điện thế xoay chiều. Dòng đầu dò được khai triển Taylor theo các mức ∆V như sau : 1 ie (V  V )  ie (V )  i (V )V  ie (V )(V )  ..... 2 e 2! a 2 a 4 a 3................. ie (V )  ie (V )  ie (V )  .... [aie (V )  ie (V ) cos2 t  ...]cost 4 64 8 a 2 a 4  [ ie (V ) sin t  ie (V )(2 sin 2 t  sin 4 t )  ....]sin t  .... 4 48 Đạo hàm bậc 2 dòng đầu dò có mặt trong thành phần không đổi và cả trong thành phần điều hòa của chuỗi Nếu bỏ qua thành phần điều hòa, ta có: a 2 a 4 ie (V  V )  ie (V )  ie (V )  ie (V )  ..... 4 64Suy ra : 2 a ie  ie (V  V )  ie (V )  ie (V ) 4 4i  ie (V )  2 e aTrong đó a là giá trị cực đại của hiệu điện thế xoay chiều dùng để biến điệu dòng đầu dò.Để tính nồng độ điện tử ne, ta áp dụng công thức :  2 2m ieo  V ie dV ne  0  e e S  e dV Vi 0Trong đó : ieo cường độ dòng điện bão hòa (Vp=Vsp) S: diện tích bề mặt đầu dò hình trụnếu ieo được tính bằng mA , S được tính bằng mm2 khi đó ta có :  i  V ie dV ne  4,2.1010 eo 0  S  e dV Vi 0dKhi điện thế đầu dò bằng điện thế không gian của plasma thì dòng đầu dò là dòng điện tử bão hòa ieo: 1 ieo  ne e vS 4trong đó vận tốc trung bình của điện tử được xác định bởi công thức:  2 m0 f ( )  d v   f ( )d 0Theo công thức Druyvestein thì : d 2ie f (eV )  A V dV 2Thay vào phương trình dòng đầu dò bão hòa ieo ta tìm được ne:  2 2m ieo  V ie dV ne  ...