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T/BEA 43002-2023 朗缪尔单探针等离子体测试仪校准规范

T/BEA 43002-2023 朗缪尔单探针等离子体测试仪校准规范

T/BEA 43002-2023

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标准详情

内容简介

1 范围本规范适用于电子密度范围1012m-3~1018m-3,电子温度范围1eV~10eV的低温等离子体朗缪尔单探针等离子体测试仪(下文简称等离子体测试仪)的校准。2 引用文件本规范引用了下列文件:GJB7363—2011空间等离子体环境效应动态试验方法凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用本规范。3 术语和定义GJB7363—2011界定的及以下术语和定义适用于本规范。3.1 等离子体plasma等离子体由大量带电粒子(正离子、负电子)和中性粒子所组成,常被视为物质的第四态。在宏观尺度上(大于德拜长度)正离子和负电子的密度相等,呈准中性。3.2 等离子体发生器plasmagenerator通过能量转变方式将物质的状态转变为等离子体态的设备。3.3 等离子体电子密度plasmaelectrondensity等离子体内部单位体积内可自由运动的电子数,单位为m-3。3.4 等离子体电子温度plasmaelectrontemperature等离子体内电子达到局部热平衡时的平均动能,单位为eV(1eV的平均动能换算温度为11600K)。4 概述等离子体测试仪是一种接触式等离子体测量设备,主要用于等离子体电子温度和电子密度的测量,由探针、扫描电源、采集和调理系统组成。探针的探头通常采用耐高温、耐溅射的导电材料,通常选用钨作为探头材料,测量时将其置于等离子体环境中。等离子体测试仪的扫描电源产生周期性的扫描电压,并将其加载到探针上。当扫描电压从负变为正(或从正变为负)的过程中,通过采集和调理系统测量探针对等离子体容器壁(接地)的电压和探针与等离子体组成的回路电流,即可得到一条关于被测等离子体的伏安特性曲线。根据经典朗缪尔探针理论,通过伏安特性曲线求解即可计算等离子体电子温度(Te)和电子密度(Ne)参数。5 计量特性5.1 电子密度示值误差电子密度测量范围:1012m-3~1018m-3;最大允许误差:±(30%~60%)。5.2 电子温度示值误差电子温度测量范围:1eV~10eV;最大允许误差:±(30%~60%)。5.3 扫描电源输出电压设置值误差测量范围:-150V~150V;最大允许误差:±(5%设定值+0.05V)。5.4 采集和调理系统电压示值误差测量范围:-150V~150V;最大允许误差:±(5%显示值+0.05V)。5.5 采集和调理系统电流示值误差测量范围:0.01mA~300mA;最大允许误差:±(5%显示值+0.005mA)。6 校准条件6.1 环境条件a) 环境温度:20℃±5℃;b) 相对湿度:≤80%;c) 供电电源:(220±22)V,(50±1)Hz;d) 其他:周围无影响正常校准的电磁干扰和机械振动。6.2 校准用设备校准用设备应经过计量技术机构检定或校准,满足校准使用要求,并在有效期内。a) 等离子体发生器标准装置(包含真空获得系统、真空测量系统、标准等离子体发生器和标准朗缪尔探针测试系统)1)放电气体种类:Ar、Ne、Xe等;2)放电气压范围:1×10-4Pa~10Pa;3)等离子体发生器放电功率:(0~1250)W;4)电子密度测量范围:1012m-3~1018m-3;5)电子密度最大允许误差:±7.5%;6)电子温度测量范围:1eV~10eV;7)电子温度最大允许误差:±7.5%。b) 数字示波器(含10:1探头)1)带宽:≥1MHz;2)交流电压幅度测量最大允许误差:±2%;3)输入电阻:1MΩ。c) 直流数字电压表1)测量范围:-150V~150V;2)直流电压测量最大允许误差:±(1%读数+0.01V)。d) 直流数字电流表1)测量范围:0.01mA~300mA;2)直流电流测量最大允许误差:±(1%读数+0.001mA)。e) 直流电阻箱1)直流电阻范围:0.01Ω~100kΩ;2)最大允许误差:±(0.1%设置值+0.005Ω)。

起草单位

北京东方计量测试研究所

起草人

邓星亮

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