パルスプラズマを用いたラジカル生成の制御

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1.H原子の測定法の確立 4重極質量分析器(QMS)を用いて、プラズマによって生成されたH原子を測定した。まず、プラズマを生成せずに測定を行い、QMSのイオン化室でのH_2の解離によって生成されるH原子とH_2の比を求める。この比の値を、プラズマを生成した場合のH_2の出力信号に乗じることにより、イオン化室で解離されたH原子の信号を得る。この値を、プラズマ生成時のH原子の信号から減じることにより、プラズマ中で解離されたH原子の信号が得られる。この方法をAr定常ECRプラズマにH_2ガスをパルス入射した場合と、定常的にフローしたH_2ガスにパルス変調されたマイクロ波を入射した場合について適用し、共にプラズマ中で生成されたH原子が測定可能であることを確認した。2.パルスプラズマによるH原子生成の制御 H_2ガスとマイクロ波の入射をパルス化して生成したECRプラズマにおいて,生成されたH原子を1.で述べた方法で測定した。このとき、ガス入射、プラズマ生成のタイミングは、設備備品であるデジタル遅延パルス発生器によって精密に調整した。プラズマが生成されるとH_2は解離され、H原子はH_2の解離に応じて増加する。更に、マイクロ波の入射電力を120Hzの信号で約30%変調した場合に、プラズマ中で生成されるH原子が顕著に増加することが示された。この場合のH原子の生成量は、変調の無い場合の数倍から数10倍に達した。マイクロ波の入射電力を変化させてプラズマ中のH原子の生成量を測定した結果、変調の有無にかかわらず入射電力400W以上からH原子の生成が顕著になり、それ以上の電力では、変調の無い場合は単調に増加し、変調のある場合は、入射電力とプラズマ密度に依存して変化することが示された。