1999 Fiscal Year Annual Research Report
プロセスプラズマ計測用赤外域レーザートムソン散乱システムの開発
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10680462
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| Research Institution | KYUSHU UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
内野 喜一郎 九州大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (10160285)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
MARK Bowden 九州大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (10260720)
梶原 寿了 九州大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (00185779)
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| Keywords | プロセスプラズマ / レーザー計測 / トムソン散乱 / 赤外光 / 電子密度 / 電子温度 / 反応性ガス / 光子エネルギー |
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| Research Abstract |
レーザートムソン散乱法を多原子分子を動作ガスとしたプラズマ(反応性プラズマ)に適用する際には,プラズマ内の多原子分子,ラジカル,負イオンがレーザーの光子エネルギーで解離,電離,電子脱離を受ける可能性が懸念される。それを避けるには,レーザー波長を赤外とし,光子エネルギーをそれらの反応の閾値以下とする必要がある。そのような背景から,本研究は,反応性プラズマヘ適用してもプラズマヘの擾乱を与えない赤外波長域のトムソン散乱計測システムを開発することを目的として行った。
昨年度において,YAGレーザー基本波(l.06μm)を光源に用いた赤外波長域トムソン散乱計測システムを構築し,それが可視域のシステムと同等の性能を持つことを示した。今年度は,これら赤外域および可視域の2つの計測システムを比較しながら,(i)CF_4を含む反応性プラズマヘのトムソン散乱法の適用の可否の検討,および(ii)10^<15>m^<-3>の低電子密度領域の放電プラズマヘ適用可能なように検出下限を低くすることの検討を行った。
CF_4を含む反応性プラズマヘのトムソン散乱法の適用に関しては,2つのシステムによる電子密度・温度の測定結果は一致し,レーザーによるプラズマ擾乱の兆候は見られなかった。また,ArガスにCF_4ガスを添加したときの電子の密度とエネルギー分布関数の変化を調べた。その結果,ArガスにCF_4ガスを添加したときの電子の密度とエネルギー分布関数の変化を調べた。その結果,ArガスにCF_4ガスを添加することで,電子密度は減少し,電子エネルギー分布関数はマックスウェル分布から非マックスウェル分布になることを示した。
検出下限の低下の検討では,受光立体角を最大限に取ると共に積算測定ショット数を増やし,さらに迷光リジェクションの高い分光器を用いることで,実際に10^<15>m^<-3>台の電子密度測定を可能にした。
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Research Products
(5 results)
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[Publications] M.D.Bowden,M.Kogano,Y. Suetome, T.Hori, Uchino他: "Comparison of electron property measurements in an inductively coupled plasma made by Langmuir probe and laser Thomson scattering techniques"Journal of Vacuum Science & Technology A. 17・2. 493-499 (1999)
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[Publications] M.D.Bowden,Y.Goto,H. Yanaga,K.Uchino他: "A Thomson scattering diagnostic system for measurement of electron properties of processing plasmas"Plasma Sources Science & Technology. 8・2. 203-209 (1999)
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[Publications] M.D.Bowden,Y.Goto,T.Hori,K.Uchino他: "Detection limit of laser Thomson scattering for low density discharge plasmas"Japanese.Journal of Applied Physics Part.1. 38・6A. 3723-3730 (1999)
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[Publications] M.D.Bowden,H.Kudo,K Uchino,K.Muraoka他: "A Thomson scattering measurement system based on an infrared laser"Japanese.Journal of Applied Physics Part.1. 38・8. 4924-4925 (1999)
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[Publications] 村岡克紀,内野喜一郎,M,.Bowden,前田三男: "グロー放電プラズマのレーザートムソン散乱による研究"プラズマ・核融合学会誌. 76・1. 7-18 (2000)
