パルス放電を用いた新しいプラズマ発生技術に関する研究

脉冲放电等离子体产生新技术研究

• 批准号: 01F00723
• 负责人: 藤田 寛治
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Saga University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01F00723/
• 关键词: パルス放電; 高周波変調プラズマ; 電子密度; 電子温度子; 容量結合型放電; 電子エネルギー分布; ラングミュアプローブ

パルス放電を用いた新しいプラズマ発生技術に関する研究として、容量結合型高周波放電に、数100nsの短パルス放電を重畳することにより、アフターグローにおける準安定状態原子や荷電粒子の時間推移の検討を行った。実験装置は、接地した直径16cm、長さ50cmの真空容器の一端に、高周波電極(直径8cm)を挿入し、他端に短パルス放電用の電極(直径8cm)を挿入した構造である。それぞれの電極の間に接地したグリッドを配置した。導入ガスにはヘリウムガスを用い、30Pa程度導入した。短パルス放電のみの場合、電極の電圧波形において、1μs程度まで印加電圧が維持され、その後、1.5μs程度で電圧が減少する現象が観測された。一方、電流波形において、電圧が減少する時刻1μs後から、電流が立ち上がり、パルス放電が生じることが分かった。これに対して、高周波放電に短パルス放電を重畳した場合、電圧波形、電流波形とも、短パルス放電のみの場合に比べて、数100ns程度の短い時間スケールで、短パルス放電が生じることが分かった。また、電流値が短パルス放電のみに比べ約3倍程度増加していることが分かった。これは、高周波放電プラズマが定常的に生成され、10^9〜10^<10>cm^<-3>程度の電子密度が存在しているため、それが種電子となって、短い時間で短パルス放電が生じたものと考えられる。次に、高周波放電に短パルス放電を重畳した場合、短パルス電圧印加後、高周波電極電圧の時間推移を検討した。その結果、電圧波形は、印加する前の電圧の7分の1程度に減少し、その後、1ms程度で緩やかに初めの電圧値に戻ることが分かった。これは、大電流(数100A)短パルス放電により、多量の準安定状態原子が生成され、それらの電離により、プラズマ密度が上昇し、高周波放電維持電圧の減少を招いたものと考えられる。実際に、プローブによりプラズマパラメータの時間推移の計測を行った結果、短パルス放電後、10^<11>cm^<-3>のプラズマ密度になっており、その後、時間の経過と共に、定常値10^9cm^<-3>程度に減少することが確認できた。従って、容量結合型高周波放電に短パルス放電を重畳することで、短パルス放電後、高周波放電に数ms程度の時間変調を与えることで、容量結合型高周波放電のみでは得られない高密度(10^<11>cm^<-3>)を周期的に生成できることが分かった。

A study on the application of new technologies in the field of high frequency discharge, high frequency discharge of 100ns and high frequency discharge of quasi-stationary state atoms and charged particles The device has a structure in which one end of a vacuum vessel with a diameter of 16cm and a length of 50cm, a high-frequency electrode (diameter of 8cm), and the other end of the vacuum vessel with a short discharge electrode (diameter of 8cm) are embedded. The electrode is connected to the ground. The import of 30Pa. In case of short-term discharge, the voltage waveform of the electrode is changed, the voltage is maintained at 1μs, and the voltage is reduced at 1.5μs. 1μs after current waveform and voltage decrease, current increases and decreases, and current decreases and decreases. The voltage waveform, the current waveform, and the short duration of the discharge are compared to each other in the case of a short duration of about 100ns. The current is about 3 times higher than that of the current. The electron density of the high frequency electron beam is 10^9 ~ 10^cm, and the electron density of the high frequency electron beam is 10 ~ 10^cm<10><-3>. Second, the high frequency electrode short circuit, the high frequency electrode voltage after the time to discuss As a result, the voltage waveform decreases by about 7 minutes before the start, decreases by about 1ms after the start, and decreases by about 7 minutes before the start. For example, high current (several 100A), short wave discharge, large amount of quasi-stable state atoms are generated, ionization, high frequency discharge density increases, high frequency discharge maintains voltage decreases, etc. The measurement results of the time lapse of <11>time, the time lapse of the <-3>time lapse of the time lapse <-3>of The time modulation of the high frequency discharge of the capacity combination type with high density (10^ cm^) is different from that of the high frequency discharge with high density (10^<11>cm^<-3>).

项目成果

C.Diplasu: "Argon ion level excitation with fast electrons accelerated by dI/dt effect in very short pulsed discharges"Proceedings of Joint Conference of 16^<th> European Conference on Atomic & Molecular Physics of Ionized Gases and 5^<th> International C

C.Diplasu：“在非常短的脉冲放电中通过 dI/dt 效应加速的快速电子的氩离子级激发”第 16 届欧洲原子会议联合会议论文集

C.Diplasu: "Time resolved determination of metastable concentration in high density transient argon plasmas"Proceedings of Joint Conference of 16^<th> European Conference on Atomic & Molecular Physics of Ionized Gases and 5^<th> International Conference o

C.Diplasu：“高密度瞬态氩等离子体中亚稳态浓度的时间分辨测定”第 16 届欧洲原子会议联合会议论文集