[发明专利]一种应用于高温高速等离子体内部电场分布测量的耐高温电场探针

说明书

本发明属于等离子体测量技术领域，公开了一种应用于高温高速等离子体内部电场分布测量的耐高温电场探针。电场探针，用于接收空间电场信号及高温高速等离子体内部电场信号；支撑固定座，用于固定电场探针的陶瓷介质及同轴接头的安装固定，保护电场探针免受高速流动的等离子体的冲击破坏；同轴接头，用于向电场探针传输信号。本发明提供了应用于高温高速等离子体参数测量的耐高温电场探针，解决了常规探针不能适应高温的特点，探针为共面波导形式，并且探针被耐高温陶瓷材料包覆，从而使得探针具有耐高温性能。同时由于电场探针是蚀刻在介电常数为4.2的介质基板上的，从而也缩小为传统探针尺寸的倍，提高了探针灵敏度等优点。

技术领域

本发明属于等离子体检测技术领域，尤其涉及高温高速等离子体内部的电场测量技术。

背景技术

目前，最接近的现有技术主要有以下几种：

1)传统的同轴结构，即通过将刚性同轴电缆的外导体剥离，用漏出的内导体作为接收电场信息的探针；

2)在Dahele和Cullen的研究中，使用同轴探针来测量微带线的电场，该同轴探针首先通过分析在矩形金属管中轴向悬浮的导线获得的已知场并进行校准，比传统探针在测量精度上有一些改进。

3)在Frayne的工作中，提出了一种扫描网络同轴单极探头，用于高于商用网络分析仪正常工作范围的高频电路诊断。此外还介绍了26-40GHz频段的一些测量结果，这与理论预测非常吻合。

4)Budka和Rebeiz报道了一种微波电路电场成像仪，使用单极子探针和偶极子探针来测量0.5-18GHz频率范围内的法向和切向电场，该单极子探针在频率带宽上有了很大提升。

5)1998年，Yingjie Gao和Ingo Wolff开发了用于测量电场X和Y分量的电偶极子探针。它的头部为一个电偶极子，尾部为一段共面波导传输线。这种结构被蚀刻在1.38mm×7.0mm的陶瓷基片上。偶极臂长100μm，偶极子宽20μm。共面传输线的特性阻抗为50Ω，连接到一个50Ω的半刚性同轴电缆上。为了避免传输线感应场，传输线的中心导体采用不导电胶进行隔离，两个接地层与银胶粘合在一起，使探头信号对称传输。为了确定电子系统辐射的电磁场，2006年D.Baudry,A.Louis,andB.Mazari在IRSEEM(电子嵌入式系统研究所)内开发了一套完全自动的近场探针扫描测量系统。此种探针可适用于高温介质，但无法适用于高速流动的等离子体。

综合以上对电场探针的研究成果，以往各探针均无法适用于高温高速等离子体流中的诊断，现有技术存在的问题是：电场探针需要承受短时间(约1秒)的3000K的高温工作，并且可承受约1马赫的等离子体流的冲击。

解决上述技术问题的难度：1)电场探针需要承受短时间(约1秒)的3000K的高温工作；2)可承受约1马赫的等离子体流的冲击，结构强度需要好。

解决上述技术问题的意义：可对高温高速等离子体内部进行电场测量，从而对高温高速等离子体进行详细的诊断和测量。对研究高温等离子体与电磁场的相互作用具有十分重要的意义。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种应用于高温高速等离子体内部电场分布测量的耐高温电场探针。

本发明是这样实现的，一种耐高温电场探针，所述耐高温电场探针包括：

电场探针，用于接收空间电场信号；

支撑固定座，用于固定电场探针的陶瓷介质及同轴接头的安装固定，保护电场探针免受高速流动的等离子体的冲击破坏；

同轴接头，用于向电场探针传输信号。

进一步，所述电场探针由探针、探针地、过渡段、过渡段地及耐高温陶瓷介质组成；其中探针和过渡段相互连通的，探针地和过渡段地相互连通的；