Область применения 1.1 Содержание предмета Настоящая спецификация устанавливает метрологические характеристики, условия калибровки, объекты калибровки, методы калибровки и обработку результатов калибровки микроволновых ЭЦР-генераторов плазмы. 1.2 Область применения Настоящий стандарт распространяется на калибровку и периодическую калибровку параметров плазмы вновь изготавливаемых (или вновь приобретаемых) и ремонтируемых СВЧ-генераторов ЭЦР-плазмы, используемых в вакуумной среде. 2 Нормативные справочные документы Положения следующих документов становятся положениями настоящего стандарта посредством ссылки в настоящем стандарте. Для датированных справочных документов все последующие поправки (за исключением исправлений) или исправления не применяются к настоящему стандарту.Однако сторонам соглашения, основанного на этом стандарте, рекомендуется изучить, можно ли использовать последние версии этих документов. Для недатированных ссылочных документов к настоящему стандарту применяется последняя редакция. GJB7363-2011 Метод динамических испытаний на воздействие космической плазмы на окружающую среду JJF1001-2011 Общие термины и определения метрологии 3 Определения терминов 3.1 СВЧ-генератор ЭЦР-плазмы СВЧ-генератор ЭЦР-плазмы Генератор микроволновой плазмы с ЭЦР представляет собой вакуумную среду, использующую электронный циклотронный резонанс и микроволновую печь. Устройство ионизации газа, которое соединяет для получения стабильной плазмы. 3.2 Электронная плотность плазмы Число электронов в плазме на единицу объема используется для характеристики степени ионизации газа в плазму. Единица измерения – единицы на кубический метр (/м3). 3.3. Электронная температура плазмы. Электронная температура плазмы. Когда плазма находится в состоянии теплового равновесия, ее используют для характеристики средней кинетической энергии электронов в плазме, а ее единицей являются электрон-вольты (эВ). 3.4 Отношение радиальных направлений Отношение площади однородной плазмы, генерируемой в вакуумной камере в радиальном направлении, к радиусу плазмогенератора. 4 Обзор 4.1 Назначение Генератор микроволновой ЭЦР-плазмы представляет собой устройство, используемое для генерации стабильной плазмы из ионизированного газа. Он может использоваться для моделирования плазменной среды низкой плотности космической ионосферы. Генератор микроволновой ЭЦР-плазмы создает тягу. 4.2 Принцип и конструкция Микроволны с частотой 2,45 ГГц инжектируются в плазменную резонансную полость (полость плазменного разряда) через окно из кварцевого стекла. Свободные электроны в газе в разрядной полости ударяются о молекулы газа под ускорением СВЧ-электромагнитного поля. поле и ионизировать их. Генерируются новые электроны, и эти электроны также добавляются к ионизации при столкновении с молекулами газа. Этот цикл повторяется, и в конечном итоге происходит лавинный разряд. Когда ионизация и рекомбинация разрядной камеры достигнут динамического баланса, в разрядной камере образуется плазма стабильной плотности, которая заполняет вакуумную камеру по закону биполярной диффузии, образуя необходимую плазменную среду. Генератор плазмы СВЧ-ЭЦР в основном состоит из вакуумной камеры, источника микроволнового питания, системы передачи микроволнового излучения, камеры плазменного разряда и зонда Ленгмюра. В соответствии с различными методами микроволновой связи генераторы микроволновой ЭЦР-плазмы можно разделить на генераторы микроволновой ЭЦР-плазмы с прямой связью, микроволновые ЭЦР-генераторы плазмы с многополярной конфигурацией поля и коаксиальные генераторы ЭЦР-плазмы. 5 Метрологические характеристики 5.1 Внешний вид СВЧ-источник питания, вакуумметр, расходомер и зонд Ленгмюра микроволнового ЭЦР-плазмогенератора должны иметь следующую маркировку: название прибора, модель, наименование и заводской номер производителя, дата изготовления и т. д. Газопроводный интерфейс микроволнового плазменного генератора ЭЦР надежен, а на вакуумной камере следует оставить стандартный фланцевый интерфейс. 5.2. Однородность. Погрешность однородности плазмы, генерируемой СВЧ ЭЦР-плазмогенератором, в радиальном направлении в диапазоне радиального отношения 1,5 не превышает ±15%. 5.3. Погрешность индикации электронной плотности. Диапазон электронной плотности плазмы, которую может производить микроволновый ЭЦР-генератор плазмы, составляет: 1×1012/м3~1×1016/м3, погрешность индикации не превышает ±50%. 5.4 Повторяемость электронной плотности Повторяемость электронной плотности плазмы микроволнового ЭЦР-генератора плазмы не должна превышать 50%. 5.5 Ошибка электронной индикации температуры. Диапазон температур электронов плазмы, который может генерировать микроволновый ЭЦР-плазменный генератор, составляет: 1–10 эВ, а погрешность индикации не превышает ± 50%. 6 Условия калибровки 6.1 Условия окружающей среды Температура окружающей среды: (25±5)℃ Относительная влажность: ≤85% Электропитание: (220±22) В, (50±1) Гц Отсутствие явной вибрации, сильного электричества или магнитного поля вокруг Никаких помех, никаких агрессивных газов, никаких источников огня и хорошая вентиляция. 6.2 Элементы калибровки и элементы калибровки оборудования показаны в Таблице 1 ниже. Таблица 1 Список элементов калибровки Серийный номер Элементы калибровки Категория калибровки Первая калибровка Последующая калибровка Калибровка в использовании 1 Проверка внешнего вида √ √ √ 2 Однородность √ √ √ 3 Ошибка индикации электронной плотности √ √ √ 4 Повторяемость электронной плотности √ √ √ 5 Электронная индикация температуры Значение ошибка √ √ √ Приборы и оборудование, используемые для калибровки, должны быть откалиброваны учреждением, занимающимся измерительными технологиями, соответствовать требованиям к использованию калибровки и иметь срок действия. Основное оборудование и требования к производительности для калибровки следующие: Серийный номер. Основные технические показатели или уровень 1 оборудования, используемого для калибровки. Калибровочное устройство плазменного генератора. 1) Диапазон калибровки электронной плотности: лучше, чем 1×1012/м3~1×1018/м3. , результаты измерений не являются Достоверность: лучше 15% (k=2) 2) Диапазон электронной калибровки температуры: 1эВ~10эВ, неопределенность результатов измерений: лучше 15% (k=2). Другое вспомогательное оборудование, используемое для калибровки, включает: а) Стальную линейку, горизонтальную платформу; б) Азот высокой чистоты, гелий, неон; в) Сжатый воздух. 7 Метод калибровки 7.1 Проверка внешнего вида Визуальная проверка. 7.2 Установка a) Установите устройство калибровки плазменного генератора симметрично на микроволновом генераторе плазмы ECR через стандартный фланцевый интерфейс на вакуумной камере. Одновременно откройте дверцу вакуумной камеры и измерьте взаимное положение кончика иглы калибровочного устройства и зонда Ленгмюра, чтобы убедиться в его соответствии требованиям симметричной установки; б) Закройте дверцу вакуумной камеры и проведите проверка при включении; в) Проверка вакуума. Кабину вакуумируют и проверяют герметичность вакуумной кабины на соответствие требованиям. 7.3 Однородность а) Отрегулируйте степень вакуума в вакуумной камере генератора СВЧ-ЭЦР-плазмы, отрегулируйте расходомер газа и нагнетайте газ, необходимый для разряда, так, чтобы генератор СВЧ-ЭЦР-плазмы находился в состоянии, позволяющем генерировать газовый разряд; б ) Включите микроволновую печь Предварительно прогрейте микроволновый источник питания ЭЦР-плазмогенератора в течение 30 минут в) Отрегулируйте мощность микроволнового источника питания и скорость потока газа калиброванного микроволнового ЭЦР-плазменного генератора так, чтобы плотность электронов плазмы микроволнового ЭЦР-генератора плазмы может быть стабилизирован при 1× соответственно. В общей сложности в 3 контрольных точках 1012/м3, 1×1014/м3 и 1×1016/м3 во время испытания переместите радиальное положение устройства калибровки плазменного генератора не менее чем на 3. раз в пределах соотношения сторон 1,5, и Запишите значение электронной плотности калибровочного устройства плазменного генератора и рассчитайте однородность по формуле (1): (1) U=(nmax-nmin)/2nav×100% где, nmax — — при одинаковой плотности электронов, в разных радиальных направлениях Максимальное значение плотности электронов, измеренное в положении, м-3; nmin — минимальное значение плотности электронов, измеренное в разных радиальных положениях при одинаковой плотности электронов, м-3 ;nav - одинаковая плотность электронов, разные радиальные направления Среднее значение плотности электронов, измеренное в данной точке, м-3. 7.4 Ошибка индикации электронной плотности а) Отрегулируйте степень вакуума в вакуумной камере генератора СВЧ-ЭЦР-плазмы, отрегулируйте расходомер газа и введите газ, необходимый для разряда, так, чтобы генератор СВЧ-ЭЦР-плазмы находился в состоянии, позволяющем генерировать газ. разряда; б) Включите микроволновый источник питания микроволнового ЭЦР-генератора плазмы и предварительно прогрейте его в течение 30 минут; в) Отрегулируйте мощность микроволнового источника питания и скорость потока газа калиброванного микроволнового ЭЦР-плазменного генератора от низкого до высокого, чтобы Плазма микроволнового ЭЦР-плазмогенератора. Плотность электронов может стабилизироваться на уровне 1×1012/м3, 3×1012/м3, 1×1013/м3, 3×1013/м3, 1×1014/м3, 3×1014/м3, 1×1015/м3, 3× Всего на 9 контрольных точках 1015/м3 и 1×1016/м3 в ходе испытания отклонение между фактическим значением каждой контрольной точки электронной плотности и заданным значением не превышает ± 20% от установленного значения.Для каждой контрольной точки запишите данные после 1 минуты стабилизации. Запишите показания электронной плотности n' микроволнового ЭЦР-генератора плазмы и показания электронной плотности n устройства калибровки плазменного генератора в каждой контрольной точке соответственно и рассчитайте погрешность индикации в соответствии с уравнением (2): δ=(n'-n )/n×100% (2) В формуле n' — значение показания СВЧ ЭЦР-генератора плазмы в каждой контрольной точке, м-3; n — — значение показания устройства калибровки плазменного генератора при каждом испытании точка, м-3; δ — максимальная относительная погрешность между значением показания генератора СВЧ-ЭЦР плазмы и значением показания калибровочного устройства. 7.5. Повторяемость электронной плотности. По формуле (3) рассчитайте погрешность повторяемости каждой точки и примите максимальное значение за повторяемость СВЧ-генератора ЭЦР-плазмы. b=丨△nn丨/n (3) В формуле b — — Погрешность повторяемости каждой точки калибровки, %; △n — — Среднее значение трех измерений электронной плотности генератора СВЧ ЭЦР плазмы в каждой контрольная точка , м-3;n — значение показания калибровочной электронной плотности плазменного генератора в каждой контрольной точке, м-3. 7.6 Ошибка электронной индикации температуры регулирует мощность микроволнового источника питания и скорость потока газа калиброванного микроволнового ЭЦР-плазменного генератора от низкого до высокого, так что температура электронов плазмы микроволнового ЭЦР-плазменного генератора может быть стабилизирована на уровне 1 эВ, 2 эВ и 4 эВ. В ходе испытания в общей сложности в шести контрольных точках (6 эВ, 8 эВ и 10 эВ) отклонение между фактическим значением каждой электронной контрольной точки температуры и заданным значением не превышает ±20 % от заданного значения. контрольная точка, после стабилизации в течение 1 минуты. Выполните регистрацию данных. Запишите значение электронной индикации температуры t' микроволнового ЭЦР-генератора плазмы и значение электронной индикации температуры t устройства калибровки плазменного генератора в каждой контрольной точке соответственно и рассчитайте погрешность индикации в соответствии с уравнением (4): δ=(t' -t )/t×100% (4) В формуле t' — — значение показания СВЧ ЭЦР-генератора плазмы в каждой контрольной точке, эВ; t — — значение показания устройства калибровки плазменного генератора при каждом испытании. точка, эВ;δ ——Максимальная относительная погрешность между значением показания микроволнового ЭЦР-генератора плазмы и значением показания калибровочного устройства. 8 Обработка результатов калибровки 8.1 Обработка результатов калибровки На калиброванный генератор плазмы ЭЦР СВЧ должен быть выдан сертификат о калибровке. Форма записи результатов калибровки в сертификате калибровки приведена в Приложении А. 8.2 Цикл калибровки Рекомендуется, чтобы интервал повторной калибровки микроволнового ЭЦР-генератора плазмы составлял один год.
T/BEA 40002-2022 История
2022T/BEA 40002-2022 Спецификация калибровки для микроволнового генератора плазмы ЭЦР