本发明专利技术提供一种开放环境下气体杂质的分析检测装置及方法，该装置包括等离子体发生装置、朗缪尔探针系统和可调节直流电源，可调节直流电源和朗缪尔探针系统与等离子体发生装置均连接，等离子体发生装置包括片状的阳极、阴极和电离探测器，阳极、阴极和电离探测器相互堆叠设置，阳极、阴极和电离探测器处贯穿设置有电离通孔。本发明专利技术的有益效果：能够在开放环境下更精确地对气体电离后的等离子体进行探测，进而使得气体杂质的分析更加精确。进而使得气体杂质的分析更加精确。进而使得气体杂质的分析更加精确。
【技术实现步骤摘要】
一种开放环境下气体杂质的分析检测装置及方法
[0001]本专利技术涉及气体分析
，具体而言，涉及一种开放环境下气体杂质的分析检测装置及方法。
技术介绍
[0002]气体组分分析是一种非常重要的技术，广泛运用于工业、医学、环境和科学研究等领域。相关技术中，通过朗缪尔(Langmuir)探针系统对气体的等离子体进行电流采集，以进行气体杂质的分析检测，但通常情况下，朗缪尔探针通过常规的柱探针或球探针，以浸入在等离子体中进行探测，而在对气体进行电离的电离设备中，对电极与电极的构造可能存在限制，如需要将电极与电极之间的间距设置得较近，才能实现较好的电离效果，在这种情况下，柱探针或球探针引入等离子体中进行探测时，容易受到干扰，甚至无法引入等离子体中进行探测，以此导致难以进行精确的气体杂质分析。
技术实现思路
[0003]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题。为解决上述问题，本专利技术提供一种开放环境下气体杂质的分析检测装置，包括等离子体发生装置、朗缪尔探针系统和可调节直流电源，所述可调节直流电源和所述朗缪尔探针系统与所述等离子体发生装置均连接，所述等离子体发生装置包括片状的阳极、阴极和电离探测器，所述阳极、所述阴极和所述电离探测器相互堆叠设置，所述阳极、所述阴极和所述电离探测器处贯穿设置有电离通孔。
[0004]本技术方案中的开放环境下气体杂质的分析检测装置，其等离子体发生装置包括均为片状的阳极、阴极和电离探测器堆叠而的三明治结构，并开设电离通孔，以进行气体的电离和电离后等离子体的探测，其中片状的电离探测器形成“壁探针”结构，以能够稳定收集来自等离子体中不同电势的电流，进而可以传输至朗缪尔探针系统以用于进行气体杂质分析，电离探测器和阳极以及阴极堆叠而成，大大减少了对等离子体的干扰，使得在开放环境下的气体杂质的分析更加精确。
[0005]可选地，所述阳极连接所述可调节直流电源的正极，所述电离探测器连接所述朗缪尔探针系统的正极；所述朗缪尔探针系统的负极连接所述阴极。
[0006]可选地，开放环境下气体杂质的分析检测装置还包括发射光谱仪，所述发射光谱仪与所述等离子体发生装置连接，所述发射光谱仪适于采集等离子体的发射光谱。
[0007]可选地，开放环境下气体杂质的分析检测装置还包括气体混合装置，所述气体混合装置与所述电离通孔连接。
[0008]可选地，所述阳极、所述阴极和所述电离探测器的表面均通过旋涂法涂布有绝缘涂层。
[0009]本专利技术一种开放环境下气体杂质的分析检测方法，基于上述所述的开放环境下气体杂质的分析检测装置；所述方法包括：
[0010]当电离通孔处的气体进行电离时，控制朗缪尔探针系统向电离探测器施加预设偏压，以使所述电离探测器探测与所述预设偏压对应等离子体电流，其中，所述朗缪尔探针系统适于根据所述等离子体电流生成所述气体的电流电压曲线；
[0011]获取所述电流电压曲线；
[0012]根据所述电流电压曲线生成等离子体电子能谱；
[0013]根据所述等离子体电子能谱对所述气体进行定量分析。
[0014]本技术方案中的开放环境下气体杂质的分析检测方法，具有与上述开放环境下气体杂质的分析检测方法相近似的有益效果，并且通过朗缪尔探针系统采集电流电压曲线，而后生成等离子体电子能谱，根据等离子体电子能谱中包含的数据，进行检测气体的定量分析，完成开放环境下气体杂质的检测，通过计算比较等离子体电子能谱中包含的数据进行检测气体的定量分析，使检测结果更加直观、提高检测的准确性，同时此方法操作简单，能够大大增加了检测气体杂质的时效性。
[0015]可选地，所述根据所述电流电压曲线生成等离子体电子能谱包括：
[0016]对所述电流电压曲线的探针电流相对于探针电压进行一阶求导得到初始等离子体电子能谱；
[0017]根据预设扩散函数对所述初始等离子体电子能谱进行修正，得到所述等离子体电子能谱，其中，所述等离子体电子能谱包括特征电子；
[0018]所述根据所述等离子体电子能谱对所述气体进行定量分析包括：
[0019]通过比对不同原子、分子的电离能，以确定不同所述特征电子的特征电子峰对应的气体杂质组分。
[0020]可选地，所述根据所述等离子体电子能谱对所述气体进行定量分析还包括：
[0021]根据所述等离子体电子能谱确定彭宁电离反应的速率常数；
[0022]根据所述速率常数对所述气体进行定量分析。
[0023]可选地，开放环境下气体杂质的分析检测方法还包括：
[0024]获取由发射光谱仪采集的发射光谱；
[0025]根据所述发射光谱确定所述气体的气体组分；
[0026]根据所述气体组分对所述朗缪尔探针系统的扫描步长范围和扫描电压进行调节。
[0027]可选地，开放环境下气体杂质的分析检测方法还包括：对于含有获取含有H杂质的气体，获取所述气体的H
α
谱线；
[0028]根据Stark展宽法和H
α
谱线确定电子密度。
附图说明
[0029]图1为本专利技术开放环境下气体杂质的分析检测装置结构图一；
[0030]图2为本专利技术开放环境下气体杂质的分析检测装置结构图二；
[0031]图3为本专利技术开放环境下气体杂质的分析检测方法流程图。
[0032]附图标记说明：
[0033]1‑
可调节直流电源；2
‑
电阻；3
‑
等离子体发生装置；4
‑
朗缪尔探针系统；6
‑
发射光谱仪；7
‑
阳极；8
‑
阴极；9
‑
电离探测器；10
‑
气体混合装置。
具体实施方式
[0034]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。
[0035]参照图1所示，本专利技术实施例提供了一种开放环境下气体杂质的分析检测装置，包括等离子体发生装置3、朗缪尔探针系统4和可调节直流电源1，所述可调节直流电源1和所述朗缪尔探针系统4与所述等离子体发生装置3均连接，所述等离子体发生装置3包括片状的阳极7、阴极8和电离探测器9，所述阳极7、所述阴极8和所述电离探测器9相互堆叠设置，所述阳极7、所述阴极8和所述电离探测器9处贯穿设置有电离通孔。
[0036]具体地，本专利技术开放环境下气体杂质的分析检测装置，包括等离子体发生装置3、朗缪尔探针系统4和可调节直流电源1，可调节直流电源1选择电压为0
‑
1500V的可调节直流电源，为本专利技术开放环境下气体杂质的分析检测装置提供电能，保证装置的正常运行。
[0037]可以理解，朗缪尔探针系统4可根据探测的等离子体的电流而用于气体杂质分析，如朗缪尔探针系统4得到等离子体的电流电压曲线，以根据电流电压曲线进行气体杂质分析，其中，等离子体发生装置3包括均本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种开放环境下气体杂质的分析检测装置，其特征在于，包括等离子体发生装置(3)、朗缪尔探针系统(4)和可调节直流电源(1)，所述可调节直流电源(1)和所述朗缪尔探针系统(4)与所述等离子体发生装置(3)均连接，所述等离子体发生装置(3)包括片状的阳极(7)、阴极(8)和电离探测器(9)，所述阳极(7)、所述阴极(8)和所述电离探测器(9)相互堆叠设置，所述阳极(7)、所述阴极(8)和所述电离探测器(9)处贯穿设置有电离通孔。2.根据权利要求1所述的开放环境下气体杂质的分析检测装置，其特征在于，所述阳极(7)连接所述可调节直流电源(1)的正极，所述电离探测器(9)连接朗缪尔探针系统(4)的正极；所述朗缪尔探针系统(4)的负极连接所述阴极(8)。3.根据权利要求1所述的开放环境下气体杂质的分析检测装置，其特征在于，还包括发射光谱仪(6)，所述发射光谱仪(6)与所述等离子体发生装置(3)连接，所述发射光谱仪(6)适于采集等离子体的发射光谱。4.根据权利要求1所述的开放环境下气体杂质的分析检测装置，其特征在于，还包括气体混合装置(10)，所述气体混合装置(10)与所述电离通孔连接。5.根据权利要求1所述的开放环境下气体杂质的分析检测装置，其特征在于，所述阳极(7)、所述阴极(8)和所述电离探测器(9)的表面均通过旋涂法涂布有绝缘涂层。6.一种开放环境下气体杂质的分析检测方法，其特征在于，基于权利要求1
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5任一项所述的开放环境下气体杂质的分析检测装置；所述方法包括：当电离通孔处的气体进行电离时，控制朗缪尔探针系统(4)向电离探测器(9)施加预设偏压，以使所述电离探测器(9)探测与所述预...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁承勋，周晨，姚静锋，周忠祥，王莹，库德利亚夫谢夫，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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