イオンシース及びプラズマ中での単一微粒子挙動の研究

• Project/Area Number: 11780348
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: プラズマ理工学
• Research Institution: Kitakyushu National College of Technology
• Principal Investigator: 福澤 剛 北九州工業高等専門学校, 電気工学科, 講師 (70243904)
• Project Period (FY): 1999 – 2000
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2000)
• Budget Amount: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000); Fiscal Year 2000: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 1999: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: 微粒子 / イオンシース / 核融合プラズマ / プラズマエッチング / イオンエネルギー / 軌道制限理論 / プラズマ / 電子電流 / イオン電流

Research Abstract

核融合プラズマやプラズマエッチングなどにおいては,壁面堆積物の剥離に起困するプラズマの汚染が問題となっている.上述の問題を解決するには,プラズマとそのシース中での帯電微粒子の挙動を明らかにする事が重要である.本研究では,ヘリウムプラズマを用いたプラズマとそのシース中に単一微粒子を添加し,その軌跡の可視化を行う事で,微粒子挙動を調べた.
微粒子に流入する正イオン電流が電子電流よりも大きいシース領域で,微粒子は正に帯電し,シース電位により壁方向の静電力を受ける.低圧力の場合ほど微粒子に流れ込む正イオンのエネルギーが増加するため,微粒子は,より正に帯電して静電力が大きくなり,反射される事が実験的に明らかになった.シース領域におけるイオンエネルギー分布をエネルギーアナライザを用いて測定し,イオンのエネルギー分布を考慮に入れて,プラズマ中で適用される軌道制限理論を用いて実験結果と比較した結果.実験結果をよく説明できる事が明らかになった.