レ-ザ-アシストプロ-ビング法による反応性プラズマ中の負イオン計測法

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02214232
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 雨宮 宏 理化学研究所, プラズマ物理研究室, 副主任研究員 (60087426)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 隆則 理化学研究所, マイクロ波物理研究室, 研究員 (60124369)
• Keywords: 負イオン / 光ガルバノ / 光脱離 / YAGレ-ザ- / 色素レ-ザ- / ダイオ-ドレ-ザ- / プロ-ブ / 酸素

Research Abstract

本研究は負イオン計測に関しプロ-ブ法,光ガルバノ法を結合しレ-ザ-アシストプロビング法を開発,反応性プラズマ中の負イオンの測定法を確立する事を目的とする.パルス法としてYAGレ-ザ-およびYAGレ-ザ-励起色素レ-ザ-を照射し光脱離により発生した電子を光ガルバノ信号として測定をった。cw法としてArイオン,半導体レ-ザ-を適用した.ガスは酸素を用いた.プロ-ブ法との比較により測定法の規準化を図った.実験装置はホロ-陰極型放電管で陰極と陽極,光透過窓およびプロ-ブを備えている.QスイッチYAGレ-ザ-光は倍波発生結晶を経て波長選択用反射鏡集光レンズにより放電管に入射し離散的な3波長1.06,0.532,0.355μmおよび色素レ-ザ-による連続波長で行った.前者は高速度,後者は高精度測定に対応する.レ-ザ-照射で負イオンから光脱離した電子はデイジタルストレ-ジオッシロスコ-プで検出した.cw法による測定ではAr^+レ-ザ-およびダイオ-ドレ-ザ-(0.78および0.83μm)を使用した.レ-ザ-はオンオフ変調され反射鏡,集光レンズにより放電管に照射,光ガルバノ信号はロックインアンプにより位相敏感検波レ-ザ-有無の場合の差信号をXTレコ-ダ-に記録した.YAGレ-ザ-照射の場合,脱離電子の過渡的応答パルス波形は数μ秒の鋭い立ち上がりとそれに続く20μ秒程の立ち下がりからなり信号強度は放電電流5mA付近でピ-クをもつ,Ar^+レ-ザ-では1.5mAと5mA付近でピ-クをもつが,ダイオ-ドレ-ザ-による結果は1.5mA付近でのみピ-クをもつ結果が得られた.これらの結果から低電流では主としてO_2,高電流ではO^ーが優勢になると推定される.以上,酸素プラズマで光脱離によるガルバノ信号を検出し信号と負イオン種の密度の関係式を導き負イオン(O^ー,O_2^ー)密度を測定出来た.

Research Products

• [Publications] H.Amemiya,S.Ishii and Shigueoka.Y: "Multicusp Type Electron Cyclotron Resonance Ion Source for Plasma Processing" Jpn.J.Appl.Phys.30. (1991)
• [Publications] H.Amemiya,S.Ishii and Shigueoka.Y: "Multicusp Type ECR Ion Source for Proton Beam" Proc.8.Japan.Conf.Plasma Process.8. 109-112. (1991)
• [Publications] H.Amemiya: "Negative Ion Plasma……Probe Measurement and charge Equilibuium"," J.Phys.D(Appl.Phys.). 23. 999-1014. (1990)
• [Publications] H.Amemiya and T.Suzuki: "Measurement of Negative Ions by Photodetachment with YAG Laser in Dischatge Plasmas" Jpn.J.Appl.Phys.29. L1712-15 (1990)
• [Publications] H.Amemiya,T.Suzuki and Y.Shigueoka: "Optogalvanic Measurement of Negative Ions by Semiconductor Lasers" Jpn.J.Appl.Phys.29. L1915-18 (1990)