【团体标准】 朗缪尔单探针等离子体测试仪校准规范

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）。