【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及等离子体透射测试技术，具体涉及一种等离子体参数瞬态太赫兹波透射测试系统及方法。
技术介绍
1、等离子体参数的测定是发展先进制造工业关键技术所要解决的关键问题之一。目前，针对复杂应用场景下的等离子体参数测试普遍采用基于微波透射技术的方法和仪器，无法适用于宽等离子体参数范围内的测试，需要将电磁波频率进一步提高至太赫兹频段；另外，这种等离子体参数测试方法普遍是将被测等离子体当做一个整体，故所获得的是测试路径内的平均等离子体电子密度和平均碰撞频率参数，这种方法无法获得等离子体的空间分辨的测试结果，而在实际工业生产中，需要准确掌握空间不同位置处的等离子体参数，以保障加工质量。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是：克服现有基于微波透射技术的等离子体参数测试方法所存在的，无法适用于宽等离子体参数范围内的测试、无法获得等离子体的空间分辨的测试结果的缺陷，提供一种等离子体参数瞬态太赫兹波透射测试系统及方法，其将测试频率提高至太赫兹波段，通过获得穿过等离子体的太赫兹波透射信号，反演等离子体电子密度、碰撞频率等关键参数，实现了常见应用场景下的高密度强碰撞等离子体的测量，其测量过程具备获得测试路径内等离子体参数分布的能力，并能够根据实际应用需要，通过调整测试频点数，调整等离子体参数空间分辨精度。
2、本等离子体参数瞬态太赫兹波透射测试系统包括设置在被测装置两侧的一号微波暗室和二号微波暗室，以及信号源、有矢量网络分析模块、工控机，被测装置内填充有等离子体，所述被测装置上
3、本等离子体参数瞬态太赫兹波透射测试的方法通过上述的系统完成，包括以下步骤，
4、s1-获取前透射系数s21,0：调节第一、二微波暗室中透镜和喇叭天线的相对位置，保证透镜处于喇叭天线的焦点处，使得透镜的出射波为平面波，且透镜尺寸应使生成的平面波范围的高度大于或等于被测区域的高度，于上游端开启信号源输入信号，下游端工控机对输出信号进行存储，并记录前实验前整个系统的透射系数s21,0；
5、s2-等离子体测试：在第一、二微波暗室中置入待测装置，对等离子体进行结构分层，根据分层层数在170ghz～220ghz范围设置测试频率和频点，开启信号源输入信号，利用接收喇叭天线接收扫频信号s21并向工控机发送，并计算得到离散接收信号集data；
6、s3-参数计算：工控机根据接收信号集data中各离散量数据，计算输等离子体各层所对应的碰撞频率ν和等离子体电子密度ne；
7、s4-结果验证计算：判断理论结果与实际测量差值是否满足预设误差值，并在满足条件下等离子体参数为被测等离子体参数分布的合理解输出。
8、进一步的，步骤s3所述信号集data为随时间变化的离散量，各离散量包括信号的幅度和相位数据。
9、进一步的，步骤s4所述结果验证方法为，针对频段上的每个频点，通过散射矩阵法进行计算理论上毫米波信号s21的幅值与相位，判断理论结果与实际测量得到的幅值与相位的差值是否满足预先设置的误差值，若满足误差条件，则等离子体参数是被测等离子体参数分布的合理解，再寻找下一个解直至给定范围内没有解存在。所述散射矩阵法是将等离子体视为均匀的若干均匀薄层叠加，通过解析的方法获得电磁波传播特性参数。
10、进一步的，所述误差值设置为如10％。
11、本专利技术一种等离子体参数瞬态太赫兹波透射测试系统及配套测试方法，将测试频率提高至太赫兹波段，通过获得穿过等离子体的太赫兹波透射信号，反演等离子体电子密度、碰撞频率等关键参数，实现了常见应用场景下的高密度强碰撞等离子体的测量，其测量过程具备获得测试路径内等离子体参数分布的能力，并能够根据实际应用需要，通过调整测试频点数，调整等离子体参数空间分辨精度。
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1.一种等离子体参数瞬态太赫兹波透射测试系统，其特征是：包括设置在被测装置(0)两侧的一号微波暗室(1)和二号微波暗室(2)，以及信号源(3)、矢量网络分析模块(4)、工控机，被测装置(0)内填充有等离子体，所述被测装置(0)上设有一号测试窗口(101)、二号测试窗口(201)，所述一号测试窗口(101)经被测装置(0)与二号测试窗口(201)正对；其中，
2.一种等离子体参数瞬态太赫兹波透射测试的方法，其特征是：所述方法通过权利要求1所述的系统完成，包括以下步骤，
3.根据权利要求2所述的等离子体参数瞬态太赫兹波透射测试方法，其特征是：步骤S3所述信号集Data为随时间变化的离散量，各离散量包括信号的幅度和相位数据。
4.根据权利要求3所述的等离子体参数瞬态太赫兹波透射测试方法，其特征是：步骤S4所述结果验证方法为，根据离散量包括信号的幅度和相位数据，求解等离子体电子密度和碰撞频率。针对频段上的每个频点，通过散射矩阵法进行计算理论上毫米波信号S21的幅值与相位，判断理论结果与实际测量得到的幅值与相位的差值是否满足预先设置的误差值，若满足误差条
5.根据权利要求4所述的等离子体参数瞬态太赫兹波透射测试方法，其特征是：所述误差值设置为如10％。
...【技术特征摘要】
1.一种等离子体参数瞬态太赫兹波透射测试系统，其特征是：包括设置在被测装置(0)两侧的一号微波暗室(1)和二号微波暗室(2)，以及信号源(3)、矢量网络分析模块(4)、工控机，被测装置(0)内填充有等离子体，所述被测装置(0)上设有一号测试窗口(101)、二号测试窗口(201)，所述一号测试窗口(101)经被测装置(0)与二号测试窗口(201)正对；其中，
2.一种等离子体参数瞬态太赫兹波透射测试的方法，其特征是：所述方法通过权利要求1所述的系统完成，包括以下步骤，
3.根据权利要求2所述的等离子体参数瞬态太赫兹波透射测试方法，其特征是：步骤s3所述信号集data为随时间变化的离散量，各离散量包括信号的幅度和相位...
【专利技术属性】
技术研发人员：郝泽宇，韩顺利，张文征，于怡然，高天丰，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十一研究所，
类型：发明
国别省市：
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