Das Messprinzip
Die Langmuir Sonde ist eine Sonde aus einer leitenden Elektrode, die in ein Plasma eingebracht wird, um durch das Anlegen verschiedener Spannungen und das Messen des resultierenden Stroms die Strom-Spannungs-Kennlinie zu erhalten. Aus dieser Kennlinie können dann die Elektronendichte, die Elektronentemperatur und das Plasma- sowie Floatingpotenzial berechnet werden, da sich die gemessenen Ströme mit der angelegten Spannung und der Partikelbewegung im Plasma ändern.
Der Aufbau beinhaltet eine leitende Elektrode. In unserem Produkt ist der Standard ein 50 µm Wolframdraht. Es kann aber ein beliebiges, leitendes Material sein. Eine zweite Elektrode misst die Floatingspannung und kompensiert in Hochfrequenzplasmen auch eben die Hochfrequenz zusammen mit dem weiteren Aufbau. Ein Isolator trennt die Elektroden sowie den restlichen Aufbau. Zuletzt wird die Spannung zugeführt und der Strom gemessen.
Da Plasma aus geladenen Teilchen (Ionen und Elektronen) besteht, fließt ein Strom zur Sonde, der sich je nach angelegter Spannung ändert. Bei sehr niedrigen (negativen) Spannungen werden Elektronen von der Sonde abgestoßen, und nur die schwereren Ionen werden gesammelt. Wird die Spannung erhöht (positiv), können immer mehr Elektronen die Sonde erreichen. Schließlich erreicht die Sonde ein Potenzial, bei dem die Elektronen die Sonde nicht mehr abstößt und der Strom seinen Sättigungswert erreicht.
Die gemessene Strom-Spannungs-Kennlinie ist die Grundlage für die Berechnung der Plasmaparameter.
Die Langmuir-Sonde ist ein wichtiges diagnostisches Werkzeug, das durch seine einfache Handhabung, aber komplexe Auswertung eine detaillierte Charakterisierung eines Plasmas ermöglicht.