バリア放電エキシマランプの最適化に関する研究

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07558175
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 酒井 洋輔 北海道大学, 工学部, 教授 (20002199)
• 研究分担者: 五十嵐 龍志 ウシオ電機(株), 技術研究所, (研究職)次長 ; 菅原 広剛 北海道大学, 工学部, 助手 (90241356) ; VENTZEK Pet 北海道大学, 工学部, 助教授 (80261329)
• キーワード: エキシマ / ランプ / 真空紫外光 / モデリング / レーザ分光診断 / 非平衡プラズマ

研究概要

Xeガスエキシマランプの性能向上を目的として、バリア放電プラズマの特性とフィラメント状放電への移行の理解、光出力と効率を決定する放電プラズマ因子、ならびに、これらの限界を検討した。結果を以下にまとめる。
1.Xeガスバリア放電プラズマにおいては、印加電圧周波数が低いほどバリアへの堆積電荷量が増すこと、エキシマは電極近傍で効果的に生成されること、印加電圧波形の立ち上がりが速いもの程エキシマ生成効率が高くなることがわかった。また、エキシマレーザ放電(ArFならびにXeCl)におけるフィラメント状放電が局所的なガス温度上昇から発生することが、一般的に言えることが示唆された。
2.バリア放電プラズマをレーザ分光法による診断を行った場合、信号とプラズマ特性の関係を理解するために行ったモデリングにおいては、通常診断に用いられている光子密度では電子のエネルギー分布関数に有為な擾乱を与えないが、準安定励起原子密度は大きく変わることを明らかにした。
3.DCから数百kHzの電圧を印加した場合のXe/Ne混合ガスプラズマのレーザ分光診断実験においては、Xe準安定励起原子密度はDCでは陰極近傍、ACでは両電極近傍で大きくり、モデリングと同等の結論が得られた。
以上の結果から、ランプとしてはエキシマを効果的に生成する電極シース部を利用する設計が望ましいという結論を得た。

研究成果

• [文献書誌] 内田 論: "オプトガルバノ分光法による非平衡プラズマの診断(Vll)-光子密度に対する放電プラズマ特性の変化-" 平成8年度電気関係学会北海道支部連合大会No.410. (1996)
• [文献書誌] 小田昭紀: "バリア放電のシミュレーション(Vll)-Xeエキシマの解析-" 平成8年度電気関係学会北海道支部連合大会No.411. (1996)
• [文献書誌] H. Akashi: "Modeling of a micro-streamer formation in a dischargeexcited ArF excimer laser medium" 8. Asian Conf.on Electrical Discharge, Bengkok, Thailand. (1996)
• [文献書誌] 小田昭紀: "バリア放電プラズマのシミュレーション-XeエキシマランプRF放電-" 電気学会放電研究会資料 ED-96-221. (1996)
• [文献書誌] 明石治朗: "エキシマレーザ媒質放電中にけるフィラメント状放電の解析(II)" 電気学会放電研究会資料ED-96-222. (1996)
• [文献書誌] 内田 論: "放電プラズマのOG効果モデリング-プロパゲ-タ法によるNe放電プラズマの解析-" 電気学会放電研究会資料ED-96-252. (1996)
• [文献書誌] 明石治朗: "エキシマレーザ媒質放電におけるfilamentationの解析" 放電研究. 153. 25-28 (1996)
• [文献書誌] 小田昭紀: "バリア放電のシミュレーション(Vlll)-Xeエキシマランプバリア放電のガス圧効果-" 電気学会全国大会(1997.3発表予定). (1997)
• [文献書誌] 内田 論: "レーザ分光法による非平衡プラズマの診断(Vlll)-レーザ光照射による電子密度空間変化のシミュレーション-" 電気学会全国大会(1997.3発表予定). (1997)
• [文献書誌] 宮本健一: "Xe/Ne混合ガスバリア放電-励起Xe(^1S_4)の空間分布-" 電気学会全国大会(1997.3発表予定). (1997)
• [文献書誌] H. Akashi: "Modelling of a micro-streamer initiation and development of ArF excimer laser discharges" Australian J. Physics.50.3(印刷中). (1997)
• [文献書誌] A. Oda: "Modeling of LF barrier discharge in a Xe excimer lamp" XXIII International Conference on Phenomena of lonized Gases. (発表予定). (1997)
• [文献書誌] Y. Sakai: "Comparative studies on Xe(^1S_4) laser light absorption and associated optogalvanic signal in a DC discharge in Ne-Xe mixtures" XXIII International Conference on Phenomena of lonized Gases. (発表予定). (1997)
• [文献書誌] Y. Sakai: "Spatial distribution of excited Xe(^1S_4)atoms in high'frequency barrier discharge in neon-xenon mixtures" 13. International Symposium on Plasma Chemistry. (発表予定). (1997)