面向直流弧喷气环境的高速扫描朗穆尔探针诊断系统的设计与实现
等离子体物理
2025-10-31 v1
摘要
朗穆尔探针诊断是等离子体表征的基石，提供电子温度、电子密度和等离子体电位的关键测量。然而，传统的扫描朗穆尔探针及其他传统静电探针往往缺乏捕捉动态环境中瞬态等离子体行为所必需的时序分辨率。本文介绍了一种开源、低成本且适用于广泛等离子体应用的高速扫描朗穆尔探针系统的设计与实现。该探针系统采用电压扫描技术，可在最高达200 kHz的时序分辨率下解析等离子体参数的快速波动。为验证其性能，该系统在30 kW小型弧喷气研究室（mARC II）中实现，该设施是为原型测试与开发而设计的高能量直流弧喷气设施。实验结果表明，探针在极端气热条件下能够工作，提供沿流体径向分布的时间分辨电子温度和密度。本工作为研究高能量环境下瞬态等离子体行为提供了一个稳健且可接近的朗穆尔诊断解决方案。
引用
@article{arxiv.2510.26162,
title = {Design and Implementation of a Fast-Sweeping Langmuir Probe Diagnostic for DC Arc Jet Environments},
author = {Sebastian V. Colom and Magnus A. Haw and Jocelino Rodrigues},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.26162},
year = {2025}
}
备注
Accepted for publication in Review of Scientific Instruments, October 2025