| 研究課題/領域番号 |
07558061
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
飯塚 哲 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (20151227)
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| 研究分担者 |
平田 孝道 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (80260420)
畠山 力三 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00108474)
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| キーワード | 電子温度制御 / 高エネルギー電子 / 振動励起 / 水素負イオン / 解離付着 / プラズマプロセス / 高周波放電 / 低電子温度 |
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| 研究概要 |
水素負イオン含有率を直接的に評価するために、永久磁石を内蔵した電子捕集電極とイオン捕集用のコレクタ電極とからなるイオンセンシティブプローブを用いて、放電圧力、電子温度制御用グリッドバイアス電圧と負イオン生成条件の関係について詳細に測定した。
水素の圧力を前年度の結果をもとに2mTorrと8mTorrを基準として、電子温度を変えて負イオン生成の効率を調べた。電子温度はプラズマ生成領域と拡散領域の境に設置したグリッド電位によって制御する。2mTorrのとき電子捕集電極の電圧をプラズマの空間電位よりも高く固定しておき電子を捕集し、コレクタ電圧の電圧を変化させるとグリッド電位が負の時、空間電位以上の領域で負イオンによるコレクタ電流は上昇した。グリッド電圧を正にすると負イオン電流は減少した。8mTorrでは負イオン電流は減少した。以上により低圧力で電子温度の低い場合に負イオンが効率的に生成されることが分かった。
プローブの正イオン電流値と負電流値の値からプラズマ中の負イオンの生イオンとの密度比を評価した。プローブ前面には正イオンシースが形成されているとの仮定のもとでn^-/n^+を求めると低気圧で低電子温度の時にはn^-/n^+〜95%にも達することが分かった。これは低気圧ではプラズマ生成領域の電子温度はeVと高く、充分に水素分子は励起され得る。一方拡散領域では電子温度が下がっているため、低温電子による解離性付着が起こることが可能である。負イオンの生成効率は圧力を高くしたり電子温度を高くするとこの比は減少することが分かった。
ここで開発された電子温度可変高周波プラズマ源の特許申請を行った。
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