Tükenmez kalem prob - Ball-pen probe - Wikipedia

Bu makalenin birden çok sorunu var. Lütfen yardım et onu geliştir veya bu konuları konuşma sayfası. (Bu şablon mesajların nasıl ve ne zaman kaldırılacağını öğrenin) Bu makale gibi yazılır bir kılavuz veya rehber kitap. Lütfen yardım et bu makaleyi yeniden yaz bir tanımlayıcıdan tarafsız bakış açısıve tavsiye veya talimatı kaldırın. (Eylül 2017) (Bu şablon mesajını nasıl ve ne zaman kaldıracağınızı öğrenin) Bu makale kaynaklara aşırı güvenebilir konuyla çok yakından ilişkili, potansiyel olarak makalenin doğrulanabilir ve tarafsız. Lütfen yardım et onu geliştir daha uygun olanı ile değiştirerek alıntılar -e güvenilir, bağımsız, üçüncü taraf kaynaklar. (Eylül 2017) (Bu şablon mesajını nasıl ve ne zaman kaldıracağınızı öğrenin) Bu makale olabilir ödünç vermek aşırı ağırlık belirli fikirlere, olaylara veya tartışmalara. Lütfen geliştirmeye yardım et yeniden yazarak dengeli moda farklı bakış açılarını bağlamsallaştıran. (Eylül 2017) (Bu şablon mesajını nasıl ve ne zaman kaldıracağınızı öğrenin) Görünüşe göre bu makaleye en büyük katkıda bulunanlardan biri, yakın bağlantı konusu ile. Özellikle Wikipedia'nın içerik politikalarına uymak için temizlik gerektirebilir tarafsız bakış açısı. Lütfen daha fazla tartışın konuşma sayfası. (Eylül 2017) (Bu şablon mesajını nasıl ve ne zaman kaldıracağınızı öğrenin) (Bu şablon mesajını nasıl ve ne zaman kaldıracağınızı öğrenin)

Tükenmez kalem probu kullanılır Tokamak 2004'te CASTOR. Paslanmaz çelik bir toplayıcı, seramik (bor nitrür) koruyucu tüp içinde hareket ediyor.

Tek bir tükenmez kalem probunun şematik resmi. İyonlar (kırmızı) büyük bir jiromanyetik yarıçapa sahiptir ve kollektöre elektronlardan (mavi) daha kolay ulaşabilir.

Bir tükenmez kalem probu^[1] değiştirilmiş Langmuir sondası ölçmek için kullanılır plazma potansiyeli^[2] manyetize plazmalarda. Tükenmez kalem prob, elektron ve iyon doygunluk akımlarını dengeler, böylece yüzen potansiyeli plazma potansiyeline eşittir. Çünkü elektronların çok daha küçük dönme yarıçapı iyonlardan ziyade, sonda toplayıcıdan elektron akımının ayarlanabilir bir bölümünü elemek için hareketli bir seramik kalkan kullanılabilir.

Tükenmez kalem probları, plazma fiziğinde, özellikle Tokamaks CASTOR, (Çek Bilimler Akademisi Torus) gibi^[1][2][3] ASDEX Yükseltmesi,^{[4][5][6][7][8][9][10]} PUSULA,^{[6][7][11][12][13][14][10][15][16][17][1]} İSTTOK,^[10][18] MAST,^[19][20] TJ-K,^[21][22] RFX,^[23] H-1 Helikopter,^[24][25] IR-T1,^[26][27][28] GOLEM^[29] yanı sıra DC silindirik magnetron gibi düşük sıcaklık cihazları Prag^{[21][30][31][32][33]} ve lineer manyetize plazma cihazları Nancy^[34][35] ve Ljubljana.^[21][30][36]

Prensip

Eğer bir Langmuir sondası (elektrot) bir plazma potansiyeli plazma potansiyeline eşit değildir ${ displaystyle Phi}$ Çünkü Debye kılıf formlar, ancak bunun yerine yüzen bir potansiyel ${ displaystyle V_ {fl}}$. Plazma potansiyeli ile olan fark, elektron sıcaklığı ${ displaystyle T_ {e}}$:

${ displaystyle Phi -V_ {fl} = alpha * T_ {e}}$

katsayı nerede ${ displaystyle alpha}$ elektron ve iyon doygunluk akım yoğunluğunun oranı ile verilir (${ displaystyle j_ {e} ^ {sat}}$ ve ${ displaystyle j_ {i} ^ {sat}}$) ve elektronlar ve iyonlar için toplama alanları (${ displaystyle A_ {e}}$ ve ${ displaystyle A_ {i}}$):

${ displaystyle alpha = ln sol ({ frac {A_ {e} j_ {e} ^ {sat}} {A_ {i} j_ {i} ^ {sat}}} sağ) = ln (R) }$

Tükenmez kalem probu, toplama alanlarını değiştirir. elektronlar ve iyonlar öyle bir şekilde oran ${ displaystyle R}$ bire eşittir. Sonuç olarak, ${ displaystyle alpha = 0}$ ve tükenmez kalem probunun kayan potansiyeli, ne olursa olsun plazma potansiyeline eşit olur. elektron sıcaklığı:

${ displaystyle V_ {fl} = Phi}$

Tasarım ve kalibrasyon

Toplayıcının farklı konumları için tükenmez kalem probunun potansiyeli ve ln (R).

Bir tükenmez kalem probu, konik şekilli bir toplayıcıdan oluşur (manyetik olmayan paslanmaz çelik, tungsten, bakır, molibden ), bir yalıtım tüpü ile korunan (Bor nitrür, Alümina ). Toplayıcı tamamen korumalıdır ve tüm sonda kafası dik olarak yerleştirilmiştir. manyetik alan çizgiler.

Toplayıcı kalkanın içinde kaydığında, oran ${ displaystyle R}$ değişiklik gösterir ve 1'e ayarlanabilir. Yeterli geri çekme uzunluğu büyük ölçüde manyetik alan değeri. Kolektör retraksiyonu kabaca iyonun Larmor yarıçapı.^{[kaynak belirtilmeli ]} Kollektörün uygun pozisyonunu kalibre etmek iki farklı şekilde yapılabilir:

1. Tükenmez kalem prob toplayıcı önyargılı sağlayan düşük frekanslı bir voltaj ile I-V özellikleri ve elde edin doyma akımı elektron ve iyonların. Kollektör daha sonra geri çekilir. I-V özellikleri simetrik hale gelir. Bu durumda oran ${ displaystyle R}$ tam olarak olmasa da birliğe yakın.^[1][5][37] Prob daha derine çekilirse, I-V özellikleri simetrik kalır.
2. Tükenmez kalem prob toplayıcı potansiyeli yüzer halde bırakılır ve toplayıcı potansiyeli doyana kadar geri çekilir. Ortaya çıkan potansiyel, Langmuir prob potansiyelinin üzerindedir.^{[açıklama gerekli ]}

Elektron sıcaklık ölçümleri

Katsayısı olan problarla plazma potansiyelinin iki ölçümünün kullanılması ${ displaystyle alpha}$ farklı, geri almak mümkündür elektron sıcaklığı pasif olarak (herhangi bir giriş voltajı veya akımı olmadan). Bir Langmuir probu (göz ardı edilemez) ve bir bilye uçlu prob ( ${ displaystyle R}$ sıfıra yakın) elektron sıcaklığı şöyle verilir:

${ displaystyle T_ {e} = { frac { Phi -V_ {fl}} { alpha}}}$

nerede ${ displaystyle Phi}$ tükenmez kalem probu ile ölçülür, ${ displaystyle V_ {fl}}$ standart Langmuir probu ile ve ${ displaystyle alpha}$ tarafından verilir Langmuir sondası geometri, plazma gaz bileşimi, manyetik alan ve diğer küçük faktörler (ikincil elektron emisyonu, kılıf genişlemesi, vb.) Teorik olarak hesaplanabilir, değeri manyetize olmayan bir hidrojen plazması için yaklaşık 3'tür.^[38][39]

Uygulamada oran ${ displaystyle R}$ tükenmez kalem probu için tam olarak bire eşit değildir,^[5] böylece katsayı ${ displaystyle alpha}$ için ampirik bir değer ile düzeltilmelidir ${ displaystyle R}$:

${ displaystyle T_ {e} = { frac { Phi _ {BPP} -V_ {fl}} { bar { alpha}}},}$

nerede${ displaystyle { bar { alpha}} = alpha -ln (R).}$

Referanslar

Dış bağlantılar

• Doktora tezi, Jiri Adamek (Çekçe ve İngilizce dili)
• Genel bakış: Tükenmez kalem prob tasarımı, teorisi ve farklı füzyon cihazlarında ilk sonuçlar.
• Tokamak PUSULA'daki plazma akım artışlarının incelenmesi ve H modu atışlarının genel analizi
• PUSULA Tokamak'ta Elektriksel Sonda Ölçümleri
• PUSULA Tokamak'ta Prob Ölçümleri
• Alcator C-Mod tokamak sınırında plazma profil ölçümleri için iyon duyarlı probu taramak
• Alcator C-Mod Tokamak Sınırında İyon Isı Transferi ve Kılıf Isı Akısının Değerlendirilmesi için Probların Geliştirilmesi^{[kalıcı ölü bağlantı ]}
• Video: COMPASS tokamak üzerindeki dalgıç bölgesinde Tip-I ELM'nin zamansal gelişimi.
• PUSULA tokamak üzerinde yeni yönlendirici Ball-pen ve Langmuir sondaları.