等离子体放电过程中的电压电流是实验诊断中永远无法避开的特性，看似简单实际上却非常难以准确测量。
等离子体放电过程中的电压电流是实验诊断中永远无法避开的特性，看似简单实际上却非常难以准确测量。 去年工坊曾经介绍了一款优雅的电流/电压/功率一体化诊断工具“回流分流器”（实验vs模拟（四）：“优雅”的回流分流诊断法），很快就有用心的工坊粉丝发现了另一款同样基于传输线原理的电流特性诊断工具：BNC电流探针。本期工坊速读这篇有趣的文章： Synek, P. 2018 Advanced electrical current measurements of microdischarges: evidence of sub-critical pulses and ion currents in barrier discharge in air. Plasma Sources Science and Technology. 实验对象 实验研究一例典型的1mm间距球-球介质层在20kV，15.4kHz电压下（注意，不是脉冲，与回流分流器研究对象不同）阻挡放电情况。放电过程的ICCD图像如下图所示，放电存在明显的细丝，表征大量的微放电过程。
实验直接在ns时间尺度（流注放电）和微秒时间尺度（电容充放电）上，对比研究了广为使用的Tektronix探针、Pearson探针，和最简单的BNC探针测量电流结果。 BNC探针 BNC探针制作极为简单（且原理极为古老），如下图左所示，作者将BNC头一端通过四根电阻并联连接接地外壳与内部通路，并将电阻端旋入接地电极中。下图右为经过简化的原理图。
将BNC头的另一端接入示波器即可测量放电电流（如果是工坊君，应该会在示波器前加一点保护措施…）。Pearson探针，Tektronix探针的使用方法类似，三种测量方式的电路示意图如下图所示（右侧为示波器连接电路）：
实验结果 采用三种探针，在10GS/s和1GS/S采样频率下，分别测量了等离子体电流和电容充放电电流。三行结果依次为Pearson探针，Tektronix探针和BNC探针，高下立现：
基于传输线原理和阻抗匹配的BNC探针，显示出优越的宽频率响应特性、低电流敏感度和低信噪比特点，另功能复杂、价格不菲的Pearson探针和Tektronix探针逊色。 需要注意的是，虽然BNC探针和回流分流器的制作有着类似的操作（在电路中焊入电阻），但是所采集的信号和适用范围不甚相同。BNC探针将铜芯与屏蔽线相连进而测量电阻电压，而回流分流器在屏蔽线上直接引出脉冲信号进行测量。BNC更适合从事正弦高频驱动的等离子体诊断，而回流分流器适合脉冲放电的精确诊断。 感谢热心粉丝推荐这篇论文，工坊君期待与你共同品鉴学习高质量的科学论文。
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