Langmuir probe in magnetized plasma: Study of the diffusion parameter

Abstract

En plasma magnetizado a baja temperatura, las mediciones de la sonda de Langmuir deben corregirse debido a la difusión de electrones a través de la vaina, que se forma alrededor del colector de la sonda. El factor de corrección, que se denomina difusión de electrones o parámetro de sumidero de electrones, depende de muchos otros parámetros, como la geometría de la sonda, el coeficiente de difusión de electrones, el espesor de la vaina o el perfil de potencial a través de la vaina. Con base en un trabajo previo, determinamos los valores de este parámetro en diferentes condiciones experimentales y estudiamos el efecto de la energía del electrón, del voltaje polarizado de la sonda y de la intensidad del campo magnético sobre este parámetro. Los resultados se comparan con modelos teóricos publicados en la literatura. Se determina una ecuación empírica para ajustar el valor del parámetro de difusión frente a la intensidad del campo magnético.

In low-temperature magnetized plasma, Langmuir probe measurements must be corrected because of the electron diffusion through the sheath, which is formed around the probe collector. The correction factor, which is called the electron diffusion or electron sink parameter, depends on many other parameters such as the probe geometry, the electron diffusion coefficient, the sheath thickness, or the potential profile through the sheath. Based on a previous work, we determine the values of this parameter under different experimental conditions and we study the effect of the electron energy, of the probe-biased voltage, and of the magnetic field intensity on this parameter. The results are compared with theoretical models published in the literature. An empirical equation is determined to fit the diffusion parameter value versus magnetic field intensity.