اندازه‌گیری مشخصه‌های پلاسما توسط پروب لانگمیر دوگانه ناشی از تخلیه تابان مستقیم

قاسمی, سید ابوالفضل; مازندرانی, ابوالفضل; شه‌شناس, شیوا

doi:10.29252/ijpr.18.3.494

اندازه‌گیری مشخصه‌های پلاسما توسط پروب لانگمیر دوگانه ناشی از تخلیه تابان مستقیم

نویسندگان

سید ابوالفضل قاسمی ¹

ابوالفضل مازندرانی ¹

شیوا شه‌شناس ²

¹ پژوهشکده پلاسما و گداخت هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، تهران

² دانشکده فیزیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد شبستر، شبستر

https://doi.org/10.29252/ijpr.18.3.494

چکیده

در این مقاله، مشخصه‌های مهم مانند میانگین دما، چگالی عددی و بسامد نوسانات الکترون‌های پلاسما با استفاده از دستگاه تشخیصی پروب لانگمیر دوگانه اندازگیری شده است. در آزمایشات، پلاسمای مورد مطالعه از طریق تخلیه تابان الکتریکی در گازهای معمول مختلف تشکیل شده است. نتایج تجربی نشان می‌دهند که گاز آرگون بیشترین چگالی الکترونی و بسامد نوسانات را دارا می‌باشد و بیشترین میانگین دمایی الکترون‌ها مربوط به پلاسمای هیدروژنی است. نتایج تجربی با استفاده از کد شبیه‌سازی کامسول راستی آزمایی شده و سازگاری منطقی را نشان می‌دهند. نتایج این تحقیق می‌تواند برای مقایسه درجه یونش با پارامترهای اندازه‌گیری شده پلاسما مفید باشد.

کلیدواژه‌ها

پروب لانگمیر دوگانه

تخلیه تابان

شبیه‌ساز کامسول

عنوان مقاله English

Double Langmuir probe measurement of plasma parameters in a dc glow discharge

نویسندگان English

S A Ghasemi ¹

A Mazandarani ¹

S Shahshenas ²

چکیده English

In this paper, plasma main characteristics such as electron mean temperature, electron number density, and oscillation frequency have been measured experimentally using the double Langmuir probe diagnostic system. In our experiment, the plasma was generated by applying the low pressure dc glow discharge in several common gases. The experimental results indicated the highest plasma density and oscillation frequency for the plasma originating from Argon and the highest mean value of temperature for Hydrogen plasma. The experimental results were then confirmed by COMSOL simulator, showing reasonable consistency with the simulations. The data were then used to compare the degree of ionization with the measured plasma parameters.

کلیدواژه‌ها English

double Langmuir probe

glow discharge

COMSOL simulator

1. B Ghimire et al., Journal of science, Engineering and Technology 10 (2014) 20.
2. A Bogaerts et al., Spectro Chimica Acta, B 57 (2002) 609.
3. J Reece Roth, “Industrial Plasma Engineering”, Institute of Physics Publishing, Bristol and Philadelphia (1995).
4. A Brockhaus et al., Plasma Sources Science and Technology, 3 (1994) 4.
5. E O Johnson and L Malter, Physical Review 80 (1950) 58.
6. L S Pilling et al., Review of Scientific Instruments, 74 (2003) 7.
7. F F Chen, “Electric Probe Plasma Diagnostic Techniques”, Edited by Huddleston and Leonard, Academic Press, New York (1965).
8. S Mijovic et al., Publ. Astron. Obs. Belgrade 84 (2008) 313.
9. D Akbar and S Bilikmen, Chin. Phys. Lett. 23 5 (2006) 1234.
10. A K Shrestha et al., “Double Langmuir Probe for Plasma Parameters Measurement”, Proceedings of the International Conference on Plasma Science and Applications 10, II (2014) 6.
11. J R Patterson et al., “A Langmuir Probe Diagnostic for Use in Inhomogeneous, Time-Varying Plasmas Produced by High-Energy Laser Ablation”, LLNL-CONF-554371, (2012) May 6, 2012 through May 10, (2012).
12. M B Hopkins, J. Res. Natl. Inst. Stand. Technol. 100, 4 (1995) 415.
13. H Jin Yoon et al., Jpn. J. Appl. Phys. 38, 12 (1999) 6890.
14. S S Pradhan, et al., Journal of Physical Sciences 10 (2006) 158.
15. T K Popov et al., Plasma Sources Sci. Technol. 25 (2016) 033001.
16. “COMSOL Multiphysics Reference Guide”, Protected by U.S. Patents (2012), 7, 519, 518; 7, 596, 474; and 7, 623, 991. COMSOL 4.3a.