플라즈마 특성 계측진단 방법

목차

1. 탐침(프로브) 계측
2. 전자파 계측
3. 입자 계측

본문내용

② 플라즈마 특성의 계측(진단)에 대하여 설명하시오.
플라즈마 진단 및 측정은 플라즈마를 이루는 물리적인 양, 곧 변수들을 측정하는 것으로, 이러한 변수들은 전하와 관련된 플라즈마 밀도(전자밀도, 이온밀도), 전자온도, 이온선속, 플라즈마 전위, 부유 전위 등이 있다.

1. 탐침(프로브) 계측
탐침(프로브) 계측법은 플라즈마 측정의 가장 기본적이면서 간단한 측정방법이다.
< 랑뮤어 탐침법(Langmuir probe ) >
1) 단탐침(single probe)
플라즈마 속에 짧고 가는 금속의 탐침을 넣고 이 탐침과 음극 사이에 적당한 전압을 걸어주면 플라즈마 속의 하전 입자들인 전자나 이온들이 그 전압에 합당하게 탐침을 통하여 흘러 들어오게 되어서 플라즈마 전류(I_p)가 흐르게 된다. 위의 그림에는 전자가 플라즈마에서 탐침으로 들어오는 경우를 나타냈는데, 이 경우의 전류(I_p)는 탐침 전원에서 탐침 쪽으로 흐르게 된다. 이러한 전류는 보통의 일반전원에서 외부회로에 전류를 흘리는 전기회로와 같은 방향으로 전류를 흘리게 된다. 이러한 탐침 측정에서 전류 대 전압의 관계를 특성곡선으로 나타내면 이러하다.
이 그림에서 I_p와 V_p는 각각 탐침 전류와 탐침 전압, I_is와 I_es는 이온포화 전류와 전자포화 전류, 그리고 V_s , V_f , V_B 는 각각 플라즈마의 공간전위, 부유전위, 절연파괴 전위라고 한다.
이 특성곡선의 각 부분에 대하여 보면 왼쪽에서부터 양이온 포화전류영역, 전자전류 유입영역, 전자 전류 포화영역, 그리고 절연파괴의 네 영역으로 뚜렷하게 구분할 수 있다.
이렇게 단탐침 방법은 탐침에 전압을 걸고 이 전압을 변화시키면서 탐침에 흘러 들어오는 전류를 측정하여 전류 대 전압의 변화를 그래프화 시킨 후에 이것을 분석하여 플라즈마의 파라미터를 결정할 수 있게 한 방법이다.

참고 자료

없음