ホロー状磁化プラズマ内部への負イオン蓄積過程の解明

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12680477
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 三重野 哲 静岡大学, 理学部, 教授 (50173993)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐伯 紘一 静岡大学, 理学部, 教授 (90005546)
• Keywords: 反応性プラズマ / 負イオン蓄積 / ホロー状磁化プラズマ / 円筒状プラズマ / フッ化炭素 / プラズマプロセッシング / 拡散係数 / 負イオンビーム源

Research Abstract

1.現有の直線磁場付き真空容器を改造し、上流部に共鳴用プラトー磁場を作った。ソレノイドコイルの電流を調整し、共鳴磁場位置(875 Gauss)をずらすことができる。磁場約1.6kGaussの均一磁場部分に直径10cmの円盤型障害物と金属終端電極を真空容器内に取り付け、長さ約50cmに渡って、プラズマ流の影部分を作った。2.45GHz50W-1kWの定常マイクロ波を入射し、電子サイクロトロン共鳴により定常磁化プラズマを発生させた。その中で、長さ約50cmの区間でホロー型磁化プラズマを発生させることができた。
2.アルゴンプラズマとCF_4ガスプラズマで、プラズマ密度の径方向分布の違いを明らかにした。
3.円盤障害物上流と下流でのプラズマ諸量の径方向分布の違いを測定した。確かに、障害物上流側ではプラズマ密度プロファイルがガウス型になり、負イオンの蓄積はほとんど無かった。一方、障害物下流においては、径方向電子密度プロファイルが中空状となった。その中空部分に負イオンが定常的に蓄積することが分かった。磁力線方向終端には負電位シースが発生しており、負イオンは電極に到達する前に跳ね返される。よって、磁力線方向に対して十分な負イオン閉じこめが起きている。
4.金属終端電極のバイアス電圧を変えるとプラズマ電位も追随した。その結果、バイアス電圧に依存した負イオン密度の変化はほとんど無かった。
5.CF_4ガス圧力(0.027Pa-0.27Pa)と負イオン密度の関係を測定した。圧力上昇と共に電子密度に対する負イオンの相対密度が上昇した。そして、0.27Paの圧力でもっとも高密度の負イオン蓄積が起きることを見いだした。また、この圧力では径方向10cmに渡って均一な負イオン密度分布が得られた。
6.Nd:YAGレーザーの発振条件を調整し、紫外線レーザーによる脱離作用を利用した負イオン密度時空間分布測定装置の準備を行った。

Research Products

• [Publications] T.Mieno & A.Ogawa: "Negative Ion Accumulation in a Hollow-Type ECR Plasma"Proc.Int.Workshop Basic Aspect Non-equiliblium Plasmas Interaction with Surface(BANPIS-2000). 33-33 (2000)
• [Publications] T.Mieno: "Accumulation of Neagtive Ions in a Hollow-type ECR CF_4 Plasma Column"Proc.1st International Sympo.Advanced Fluid Information (AFI-2001,Zao). (招待講演)(発表予定). (2001)
• [Publications] 三重野哲(分担): "電気学会技術報告第765号、第2章4.3「ラジカル計測」の部分"電気学会(放電技術委員会編). 4 (2000)