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。

分析等离子体反应过程的基本挑战是确定控制主要反应过程的电子密度和电子能量分布，并确定反应产生的原子和分子的绝对数密度和空间分布。本研究的目的是（1）通过测量He-Ar-SiH4和He-Ar气体中稳态和瞬态辉光放电等离子体的等离子体发射谱线的绝对强度来确定电子密度和电子能量；（2）确定电子密度和电子能量；通过激光诱导荧光 (LIF) 方法测量非发射物质的绝对数密度及其空间分布。放电装置由真空容器内的一对电极组成，电流为0.2-2.0mA。使用钨带灯作为标准光源测量负辉光区域中发射光谱线的绝对强度。测得的谱线为He(I) 501.6 nm、He(II) 468.6 nm、Ar(I) 750.3 nm、Ar(II) 488.0 nm、Hβ 486.1 nm和Si(I) 288.2 nm。为了使用 LIF 方法测量不发光原子和分子，使用氮激光激发染料激光器作为光源。除了往年测量的Si原子和SiH分子外，今年我们还测量了稀有气体亚稳态原子的绝对数密度。电子能量分布由发射谱线的绝对强度确定。根据该电子能量分布、已知的电子碰撞激发截面和消光率系数，计算出He(I)亚稳原子数密度为3.6×10^8cm^-3。另一方面，当通过使用LIF法的光子计数法测量He(I) 501.6 nm线(3p^1P→2s^1S跃迁)的荧光时，亚稳态原子序数密度为(1.8±0.5) ×10^8cm^<- 3>，两者几乎相符。这些结果证明了本研究中使用的测量电子能量分布和不发光物质原子序数密度的方法的有效性。该测定方法也能够适用于非平衡等离子体，作为反应性等离子体的分光测定方法是有效的。

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)。

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）

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)。