反応性プラズマ中の発光種および非発光種の絶対数密度および空間分布の計測

测量反应等离子体中发光和不发光物质的绝对数密度和空间分布

• 批准号: 01632507
• 负责人: 山本 学
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1989
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1989 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-01632507/
• 关键词: 反応性プラズマ; 発光種; 非発光種; 絶対数密度; 発光分光法; 電子エネルギ-分布; レ-ザ-励起蛍光法; 準安定状態

プラズマ反応過程の解析における基本的課題は、一次反応過程を支配する電子密度および電子エネルギ-分布を決定すること、および反応によって生成した原子・分子の絶対数密度とその空間分布を決定することである。本研究の目的は、He-Ar-SiH4およびHe-Ar気体中の定常および過渡的グロ-放電プラズマを対象に、(1)プラズマの発光スペクトル線の絶対強度測定によって、電子密度と電子エネルギ-分布を決定すること、(2)レ-ザ-誘起蛍光(LIF)法によって、非発光種の絶対数密度とその空間分布を決定することである。放電装置は真空容器中の一対の電極で構成され、電流は0.2-2.0mAである。負グロ-領域の発光スペクトル線の絶対強度を、タングステンリボン・ランプを標準光源として測定した。測定したスペクトル線は、He(I)501.6nm,He(II)468.6nm,Ar(I)750.3nm,Ar(II)488.0nm,Hβ486.1nm,およびSi(I)288.2nmの各線である。LIF法による非発光原子・分子の測定には、窒素レ-ザ-励起の色素レ-ザ-を光源として用いた。前年度までのSi原子およびSiH分子に加えて、本年度は稀ガス準安定原子の絶対数密度の測定を行った。発光スペクトル線の絶対強度から電子エネルギ-分布を決定した。この電子エネルギ-分布と、既知の電子衝突励起断面積ならびに消光速度係数から、He(I)準安定原子数密度を計算で求めると、3.6×10^8cm^<-3>となる。一方LIF法により、He(I)501.6nm線(3p^1P→2s^1S遷移)の蛍光を光子計数法で測定すると、準安定原子数密度は(1.8±0.5)×10^8cm^<-3>となり、両者はほぼ一致する。この結果から、本研究の電子エネルギ-分布および非発光種原子数密度の測定法の妥当性が立証された。本測定法は非平衡プラズマにも適用可能であり、反応性プラズマの分光計測法として有効である。

The basic problem of the analysis of the reaction process is to determine the electron density and the electron production density. The purpose of this study is to determine the steady-state and transitional-state electron density of He-Ar-SiH4 and He-Ar species,(1) to determine the electron density and the spatial distribution of the electron density of the emission line, and (2) to determine the spatial distribution of the electron density and the non-emission line. The discharge device is composed of a pair of electrodes in a vacuum vessel, and the current is 0.2-2.0mA. The intensity of light emitted from the negative light field is measured by a standard light source. He(I) 501.6nm, He (II) 468.6nm, Ar (I) 750.3nm, Ar (II) 488.0nm, H β486.1nm, Si(I)288.2nm. LIF method for the determination of non-light emitting atoms, molecules, pigments and light sources In the past year, Si atoms and SiH molecules were added, and this year, the absolute number density of quasi-stable atoms was measured. The intensity of the emission line is determined by the electron emission distribution. The electron generation distribution, the known electron collision excitation threshold area, the extinction velocity coefficient, and the quasi-stable atomic number density of He(I) are calculated<-3>. If the fluorescence of the He(I) 501.6 nm line (3p^1P→2s^1S migration) is measured by the one-sided LIF method and the photon counting method, the quasi-stable atomic number density is (1.8±0.5)×10^8cm^, and the two are the same<-3>. These results demonstrate the validity of the method for the determination of atomic density of non-luminescent species and electron generation in this study. This method is applicable to non-equilibrium spectroscopy.

项目成果

Manabu YAMAMOTO,山本学: "Optical Emission Spectroscopy for the Determination of Electron Energy Distribution Function in a He-Ar Glow Discharge Plasma" J.Spectrosc.Soc.Japan(Bunko Kenkyu)分光研究. 38. 300-303 (1989)

Manabu YAMAMOTO，Manabu Yamamoto：“用于确定 He-Ar 辉光放电等离子体中电子能量分布函数的光学发射光谱”J.Spectrosc.Soc.Japan(Bunko Kenkyu) 光谱研究 38. 300-303 (1989)。

田久保嘉隆,Yohitaka TAKUBO: "レ-ザ励起蛍光法による反応性プラズマの分光計測-シランプラズマ内のSi原子密度・空間分布-" レ-ザ-研究. 17. 578-585 (1989)

Yohitaka TAKUBO：“使用激光诱导荧光进行反应等离子体的光谱测量 - 硅烷等离子体中的硅原子密度和空间分布”激光研究 17. 578-585 (1989)。

Yohitaka TAKUBO,田久保嘉隆: "Absolute Density Measurement of Metastable Atoms in Glow Discharges" Proc.7th Symposium on Plasma Processing第7回プラズマプロセシング研究会プロシ-ディングス. 193-196 (1990)

Yohitaka TAKUBO，Yoshitaka Takubo：“辉光放电中亚稳态原子的绝对密度测量”Proc.第七届等离子体处理研讨会论文集，第 7 届等离子体处理研究组 (1990)。

山本学: "プラズマの分光計測(執筆中)" 学会出版センタ-, 200 (1990)

山本学：《等离子体的光谱测量（进行中）》学会出版中心，200（1990）