61 848 88 71
info@astat.plWstęp do pomiarów pola elektrycznego dla plazmy
Mapowanie pola elektrycznego (E) w strumieniu plazmy pod ciśnieniem atmosferycznym nigdy nie było tak proste dzięki w pełni dielektrycznym sondom pola E firmy Kapteos.
Podczas gdy zastosowanie strumienia plazmy w biomedycynie rośnie wykładniczo ze względu na szeroki zakres wpływu pola E na funkcje komórek, przed 2013 r. nie istniało żadne proste w użyciu narzędzie do pomiaru natężenia i kierunku pola E oraz jego ewolucji w strumieniu plazmy pod ciśnieniem atmosferycznym. Pierwszy pomiar został przeprowadzony w San Francisco podczas konferencji IEEE Pulse Power and Plasma Science Conference. Od tego czasu pomiar ten staje się coraz bardziej rutynową techniką.
Mapowanie pola E w strumieniu plazmy pod ciśnieniem atmosferycznym, jak pokazano powyżej, wymaga:
- odpowiedniej konfiguracji pomiarowej,
- mapowania składowych pola E,
- obliczenia map czasowo-rozdzielczego odwzorowania linii pola E.
Jak więc bezpiecznie wykonać te pomiary?
Jak uzyskać więc czasowe odwzorowanie pola E w strumieniu plazmy pod ciśnieniem atmosferycznym? Nigdy nie było to prostsze! Można wykonać to w trzech prostych krokach.
Krok 1: Konfiguracja pomiarowa
Zestaw pomiarowy do mapowania pola E w dziedzinie czasu (ETD) w strumieniu plazmy pod ciśnieniem atmosferycznym składa się z:
- źródła wysokiego napięcia (HV) generującego powtarzalny sygnał,
- generatora strumienia plazmy,
- cyfrowego oscyloskopu próbkującego (DSO) ,
- sprzęgacza do odgałęzienia niewielkiej części sygnału generowanego przez źródło HV w celu pobudzenia DSO,
- sondy pola E eoProbeTM ET1-air z powiązanym z sondą konwerterem optoelektronicznym eoSenseTM w celu uzyskania składowych pola E, Er i Ez w strumieniu plazmy,
- robota kartezjańskiego do przemieszczania sondy pola E.
Kluczową sprawą jest zestrojenie DSO ze źródłem HV w celu uzyskania wspólnego odniesienia czasowego dla wszystkich pomiarów wykonywanych za pomocą sondy pola E.
Krok 2: Mapowanie składowych pola E
Ten etap polega na zarejestrowaniu co najmniej jednego okresu poziomej składowej pola E mierzonej przez sondę dla każdego położenia, skanowanego przez robota kartezjańskiego w płaszczyźnie symetrii strumienia plazmy. Następnie, obracając sondę o jedną czwartą obrotu, wykonuje się takie samo mapowanie pionowej składowej pola E, aby uzyskać czasowe zmiany składowej pola Ez w strumieniu plazmy pod ciśnieniem atmosferycznym. Zakłócenia w rozkładzie pola E wywoływane przez sondę są słabe, ale nie zerowe (zwłaszcza gdy sonda znajduje się w strumieniu plazmy). Taka konfiguracja eksperymentu z pojedynczą sondą umieszczoną w tym samym miejscu do pomiaru zarówno radialnej, jak i stycznej składowej pola E minimalizuje potencjalne artefakty i stanowi najlepszą konfigurację.
Krok 3: Obliczanie map czasowych linii pola E
Po podzieleniu okresu sygnału na N punktów próbkowania, można łatwo sporządzić mapę Er lub Ez z powiązanych zapisów. Aby uzyskać linie pola elektrycznego z map Er i Ez w każdym punkcie próbkowania ti, stosuje się obróbkę przy użyciu oprogramowania MathematicaTM . Na tej podstawie można łatwo wygenerować film przedstawiający czasową ewolucję natężenia pola E i linii pola E w strumieniu plazmy i wokół niego.
Podsumowanie sond Kapteos do zastosowań mapowania pola E w strumieniu plazmy
- Wytrzymałość na pole E: > 10 MV/m
- technologia optyczna z sondą o niskiej przenikalności pola E: εr ~ 3.6
- bardzo wysoki współczynnik odrzucania ortogonalnych składowych pola E: > 50 dB
- ultra wysoka rozdzielczość przestrzenna: < 1 mm
- wysoka odtwarzalność pomiarów: 0,15 dB
- kompaktowość sondy pola E: ∅ = 5,5 mm
