真空紫外レーザシステムによる大気圧非平衡プラズマ内の原子状ラジカルに関する研究

真空紫外激光系统研究大气压非平衡等离子体中原子自由基

基本信息

批准号：
18656214
负责人：
堀勝
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

波長可変真空紫外レーザを用いた大気圧非平衡プラズマ内の真空紫外吸収分光計測システムの構築、及び誘電体バリア放電による大気圧非平衡プラズマにおける原子状ラジカルの絶対密度計測を行い、下記の成果を得た。XeClエキシマレーザ光を励起光とする2台の色素レーザシステムにより2波長のレーザ光を発振する。それらレーザ光をKrガスが封入された希ガスセル内に集光することで生じる2光子共鳴4光波混合過程を使用し、基底準位酸素原子の共鳴ラインが存在する130.2nm辺りにおいて、波長可変真空紫外レーザ光を発振し、この真空紫外レーザシステムを用いた大気圧非平衡プラズマ内の原子状ラジカルの絶対密度計測技術を構築した。この技術を用いて、ガラス基板のクリーニングやエッチングプロセスに用いられる誘電体バリア放電による大気圧非平衡プラズマ内部の基底状態酸素原子の絶対密度計測に初めて成功した。この計測結果の一例としては、基板クリーニング等に用いられる酸素/窒素混合ガスを用いた大気圧非平衡プラズマにおいて、投入パワーを一定とした条件下では、窒素と酸素混合比率を変化させた場合、酸素ガスを少量添加することで、基底準位酸素原子の絶対密度は、10^<13>cm^<-3>オーダーと急激に上昇するが、その後は緩やかに上昇することが判明した。この大気圧非平衡プラズマを用いたクリーニングにおいては、極めて少量の酸素ガスを窒素ガスに添加した混合ガスを用いることで、優れた特性を示すことが判明している。この特性には、基底状態の酸素原子のみならず、オゾン、プラズマからの紫外光など様々な要因が複雑に作用し合う事により実現されることが示唆されると伴に、この研究においては、初めて大気圧非平衡プラズマプロセス中における原子状ラジカルの挙動を明確にすることに成功した。

我们利用波长可调谐真空紫外激光器构建了大气压非平衡等离子体中的真空紫外吸收光谱仪测量系统，并利用介质阻挡放电测量了大气压非平衡等离子体中原子自由基的绝对密度，取得了以下结果。两种染料激光系统使用 XeCl 准分子激光作为激发光，以两种波长振荡激光。当这些激光束聚焦在充满氪气的稀有气体电池中时，利用双光子共振四波混合过程，可以在真空中将波长调整到 130.2 nm 左右，其中地面氧气的共振线我们振荡紫外激光，并开发了一种利用该真空紫外激光系统测量大气压非平衡等离子体中原子自由基绝对密度的技术。利用这项技术，我们首次成功测量了玻璃基板清洗和蚀刻过程中使用的介质阻挡放电产生的大气压非平衡等离子体内基态氧原子的绝对密度。作为该测量结果的一个例子，在使用用于基板清洗等的氧/氮混合气体的大气压非平衡等离子体中，当输入功率恒定时，当改变氮和氧的混合比时，发现：通过添加少量氧气，地面氧原子的绝对密度迅速增加至10^<13>cm^<-3>数量级，但随后逐渐增加。在使用大气压非平衡等离子体的清洁中，已经发现，通过使用其中向氮气中添加极少量氧气的混合气体，可以表现出优异的特性。有人认为，这种性质是通过各种因素的复杂相互作用来实现的，这些因素不仅包括基态的氧原子，还包括臭氧和等离子体中的紫外线。我们首次成功地阐明了原子自由基在等离子体过程中的行为。大气压非平衡等离子体过程。