김본좌(동명이인)의 박사급 라이프

DLP 의 제작 (아날라이저 부분)

플라즈마 진단 툴/DLP 의 제작 2012. 7. 22. 12:20

새로 시작한 프로젝트는 Dual Langmuir Probe(DLP) 라고 불리우는 플라즈마 용 진단 툴이다.

노이즈가 적고 간단하게 플라즈마 내의 전자 온도와 밀도를 계산할 수 있어 많이 선호된다.

사실 이미 모든 파트의 제작이 완료되었다.

DAQ 는 직접 제작하고 싶었으나, 시간 관계로 상용품을 사용하였다.

사용한 제품은 NI 사의 USB-6009 이다.

이 제품은 14BIT 해상도의 48Ksps 의 속도를 가진 adc,

그리고, 12BIT 해상도의 150sps 속도를 가진 dac 로 이루어져있다.

dac 사양이 살짝 모라자 보이지만 50만원 이하라는 나름 경제적인 측면에서 선택하였다.

NI 사의 DAQ 를 쓰면 흔히 랩뷰로 구현하는 걸 상상하지만, 나름 C로도 쉽게 사용할 수 있다.

NI-DAQmx 라는 라이브러리를 제공하는데 mfc 에서 쉽게 불러올 수 있다.

어쨌든 실행 화면은 다음과 같다.

프루브는 다음글에서 잠깐 소개하겠다.

제작된 컨트롤러 박스에 프루브를 물리고, 화면의 RUN 을 돌리면 유명한 DLP 곡선이 그려진다.

여기에 연구자들에게도 마약과 같은 SMOOTH 를 돌려준다. (red line)

사실 SMOOTH 는 너무나도 매혹적이긴 하지만, 남용하면 곤란하다.

특히 그래프의 미분이 필요한 경우, 로 데이타를 smooth 없이 미분하면 결과가 끔찍해진다.

그러나, 많이 돌리면 디테일이 사라진다는 거...

사용된 알고리즘은 아직도 그 읽는 법이 궁금한 Savitzky- Goray 알고리즘이다.

이 넘이 가장 적당해 보여서 썼는데 구현이 좀 어렵더군.

이거 마음대로 갖다 쓰면 저작권같은게 걸리는거 아닐까 궁금한데, 어쨌든 일단 구현해서 사용하였다.

Calculate 를 누르면, 선형 피팅이 이뤄진 후에, 다음과 같이 밀도와 온도가 계산된다.

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Posted by 힝크

DLP analyzer (매트랩용 m파일)

연구노트 2011. 9. 19. 15:34

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%parameter%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

%% 저항 세팅. 반드시 먼저!!!

R=100000;

%% 데이타 파일이 담겨있는 폴더 지정

folder='F:/meeting/20110902_micp_without_m/1mTorr_EH/pt1/1700w_r/';

%% 양쪽단 저항 앞뒤의 전압을 측정한 4개의 csv 파일이 필요하다.

file1name = 'C2000000.csv';

file2name = 'C2000001.csv';

file3name = 'C2000002.csv';

file4name = 'C2000003.csv';

C_e=1.602*10^(-19);

m_e=9.107*10^(-31);

k = 1.380622*10^(-23);

M_i=6.6423*10^(-26);%Ar의 질량

%M_i=6.6423*10^(-27);%He의 질량

R_probe=0.00015;

L_probe=0.008;

A_probe=2*pi*R_probe*L_probe;

A_r=1+R_probe/(2*L_probe);

alpha_0=0.61;

%alpha_0=0.5;

epsilon=8.854*10^(-12);

k=1.38062*10^(-23);

quant_step = 500;

data_range = 70;

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%data읽어들이기%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

%% 이 다음부터의 코드는 수정할 필요가 없다. !!!!

i1a = strcat(folder,file1name);

i1b = strcat(folder,file2name);

i2a = strcat(folder,file3name);

i2b = strcat(folder,file4name);

I_1a=dlmread(i1a,',',5,0);

I_1b=dlmread(i1b,',',5,0);

I_2a=dlmread(i2a,',',5,0);

I_2b=dlmread(i2b,',',5,0);

time_=I_1a(:,1);

V_raw1=I_1a(:,2);

V_raw2=I_1b(:,2);

V_raw3=I_2a(:,2);

V_raw4=I_2b(:,2);

clear I_1a;

clear I_1b;

clear I_2a;

clear I_2b;

V_raw1 = smooth(V_raw1);

V_raw2 = smooth(V_raw2);

V_raw3 = smooth(V_raw3);

V_raw4 = smooth(V_raw4);

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% raw I-V 커브 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

V__raw = V_raw2 - V_raw4;

I__raw=((V_raw1 - V_raw2)/R - (V_raw3 - V_raw4)/R)/2;

clear V_raw1;

clear V_raw2;

clear V_raw3;

clear V_raw4;

maxval = max(V__raw);

if(maxval >= data_range)

maxval = data_range;

end;

minval = min(V__raw);

if(minval <= -data_range)

minval = -data_range;

end

V__quant = linspace(minval,maxval,quant_step);

I__val = zeros(quant_step,1);

I__quant_count = zeros(quant_step,1);

for(i = 1:1:length(V__raw)-1)

for(j = 1:1:quant_step)

if(V__raw(i) < -(data_range+quant_step))

continue;

end;

if(V__raw(i) > (data_range))

continue;

end;

if(V__raw(i) <= V__quant(j))

I__val(j) = I__val(j) + I__raw(i);

I__quant_count(j) = I__quant_count(j) + 1;

break;

end

clear I__raw;

clear V__raw;

for(i = 1:1:quant_step)

I__val(i) = I__val(i) / I__quant_count(i);

end

clear I__quant_count;

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% Data 분석 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

pf1_coef = polyfit(V__quant(1:100),transpose(I__val(1:100)),1);

pf1 = polyval(pf1_coef,V__quant);

I_sat1 = pf1_coef(2);

pf2_coef = polyfit(V__quant(end-99:end),transpose(I__val(end-99:end)),1);

pf2 = polyval(pf2_coef,V__quant);

I_sat2 = pf2_coef(2);

pf3_coef = polyfit(V__quant(quant_step/2 - 50:quant_step/2 + 50),transpose(I__val(quant_step/2 - 50:quant_step/2 + 50)),1);

pf3 = polyval(pf3_coef,V__quant);

Isat = (-I_sat1 + I_sat2)/2;

Islop = pf3_coef(1);

T_ev = Isat / Islop / 2;

C_s=sqrt(T_ev*C_e/M_i);

eta_f=log((1/alpha_0)*sqrt(M_i/(2*pi*m_e)));

beta=1.0*(eta_f^(3/4))*sqrt((epsilon*T_ev*C_e)/(C_e^2));

alpha=Isat/(2*pi*C_e*L_probe*alpha_0*C_s);

n=(2*R_probe*alpha+(beta^2)-sqrt((4*R_probe*alpha*(beta^2))+beta^4))/(2*(R_probe^2));

n=n/1000000;

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% Data 출력 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

fprintf('##########################################################\n');

fprintf('# DLP data analysis tool\n');

fprintf('# Before you use this val, check the graph!!\n');

fprintf('# made by Kim Hyuk(plasma lab,snu)\n');

fprintf('# comasur@gmail.com\r\n');

fprintf('I saturation : %f, dI/dV : %f \r\n',Isat,Islop);

fprintf('Tev : %f, density : %e \r\n',T_ev,n);

plot(V__quant,I__val,V__quant,pf1,V__quant,pf2,V__quant,pf3);

title('DLP I- V curves');

xlabel('voltage(V)');

ylabel('current(I)');

outfile = strcat(folder,'I_Vcurve.tiff');

print('-dtiff',outfile);

outfile = strcat(folder,'output.csv');

fout = fopen(outfile,'w');

for(j = 1:1:length(V__quant))

fprintf(fout,'%f,%f\r\n',V__quant(j),I__val(j));

end

fclose(fout);

Posted by 힝크

#. 두개의 파일이 필요하다. (dlp_average2.m , dlp_calc.m)

1. 오실로스코프로 4개의 파형을 찍는다.

채널당 두개(전류 센싱 저항 앞단, 후단).
DLP는 반드시 FLOATING 되어야 하며, 프루브의 접지는 챔버의 접지에 연결한다.

2. 4개의 파형 저장하여 같은 폴더에 넣고 이를 dlp_average.m 파일로 돌린다.

돌리기 전에 해당 부분을 수정한다

--------------------------------

if(folder=='0')

folder='F:/meeting/20110426/DLP_DUAL_FREQ/5mTorr/2M_200W/13M_100W/';

end

i1a = strcat(folder,'C11kw00000.csv');

i1b = strcat(folder,'C11kw00001.csv');

i2a = strcat(folder,'C11kw00002.csv');

i2b = strcat(folder,'C11kw00003.csv');

------------------------------

3. 4개의 출력된 파일을 볼 수 있다.

output.csv, raw1.tiff, raw2.tiff, raw3.tiff

< averaging 을 통해 구한 DLP 의 I-V 파형 >

4. origin pro 를 이용하여 output.csv 를 import 하고 그래프를 그린다.

5. draw line 을 이용하여 ion saturation 지점을 찾는다. (y축과 만나는 두 지점을 평균한 값)

6. 센터부분만 떼어내서 표로 만든 후에 다시 그래프를 그린다.

7. Fit linear 를 통해서 기울기를 찾는다 I_slop

8. 두 값을 dlp_calc() 에 대입하여 전자온도와, 플라즈마 밀도를 구할 수 있다.