T/BEA 43002-2023
朗缪尔单探针等离子体测试仪校准规范

Calibration Specification for Single Langmuir Probe Plasma Instrument

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标准号

T/BEA 43002-2023

发布

2023年

发布单位

中国团体标准

当前最新

T/BEA 43002-2023

 

 

适用范围

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： GJB 7363—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 GJB 7363—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 plasma generator 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 plasma electron density 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 plasma electron temperature 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）。

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