次に,磁場強度依存性について結果を述べる．一般にマイクロ波放電の場合は ECRが起きる条件と して，マイクロ波周波数とサイクロトロン周波数の一致が重要であり，これにより効率の良いプラズ マ生成が可能となる．しかし，近年，放電室半径が数 mm（短ギャップ長）となるようなマイクロプ ラズマにおいては2nd ECRと呼ばれる通常のECRに必要な磁場の1/2の強さの方が高密度プラズマが 得られると報告されている５−８）．ECR 条件の場合，電子のエネルギーの上昇が急激に起こるために，
ラーマ半径も急激に大きくなる．放電室半径が小さい場合は，放電室壁への電子の損失が大きくなり，
結果としてECR条件では高密度プラズマが得られない．2nd ECR条件の場合，電子エネルギーの上昇 はECR条件に比べれば低いものの，それに伴ってラーマ半径の増加も抑えられ，電子の閉じ込めが向 上する事で放電室壁への電子の損失が減少し，高密度プラズマが生成可能となる．ここでの計算では 磁場の方向を５．２．１と同じくZ方向のみとし，磁場強度0.04375 T(0.0875 T x 1/2)と0.175 T(0.0875
T x 2)について 計算を行った．初期位置は，いずれの条件においてもFig 5-1の電子１の地点（アンテ
ナ先端）である．Fig. 5-11はECR条件にある 場合の電子の軌道図（X-Y平面）を示している．この場 合は電子の軌道は徐々に大きくなり，ほぼ真円の軌道を描く．次に，Fig 5-12に磁場強度0.04375 T（2nd
ECR）の場合の計算結果を示す．Fig 5-12(a)に示す軌道図では，ECR条件の場合（Fig 5-11）と比べ電
子の軌道は楕円を描く．また，ラーマ半径の最大値で比較するとECR条件の場合よりも大きい事が分 かる．これは，この電子が-Z方向（アンテナの根元），つまり電場が高い方向へ動いている為である．
エネルギーの時間変化（Fig 5-12(b)）からは ECR条件（Fig 5-11(b)）の場合より緩やかにエネルギー が上昇している事が分かり，2nd ECRでも高いエネルギーが得られる事が確かめられた．最後に Fig 5-13に示す磁場強度0.175Tの場合では，ラーマ半径の増加は見られないが，ラーマ半径が小さい事に よって，常にアンテナ近傍に存在している為に電子が感じる電場強度は先の２条件の場合より高く，
10 eV程度電子エネルギーの上昇が見られる．しかし，マイクロ波からエネルギーを得る効率がECR
の条件の場合に比べ低い為にエネルギーの上昇は低い．
Fig. 5-2 Calculation geometry for antenna s ystem
Fig 5-3 Time evolution of electric field strength (a) 6.0 nsec ~ (g) 6.30 nsec
(a) 6 nsec
(b) 6 .05 nsec (c) 6 .10 nsec
(d) 6 .15 nsec (e) 6 .20 nsec
(f) 6 .25 nsec (g) 6 .30 nsec
Fig 5-4 Time evolution of electric field vector (a) 6 nsec
(b) 6.05 nsec (c) 6.10 nsec
(d) 6.15 nsec (e) 6.20 nsec
(f) 6.25 nsec (g) 6.30 nsec
Fig. 5-5 Trajectory of electron at Bz = 0.0875 T
Fig. 5-6 Time variation of electron energy Ee and electric field strength |Ef| at Bz = 0.0875 T (a) particle 1, (b) particle 2, (c) particle 3
(a) Particle 1
(b) Particle 2 (c) Particle 3
Fig. 5-7 Trajectory of electron at By = 0.0875 T
Fig. 5-8 Time variation of electron energy Ee and electric field strength |Ef| at By = 0.0875 T (a) particle 1, (b) particle 2, (c) particle 3
(a) Particle 1
(b) Particle 2 (c) Particle 3
Fig. 5-9 Time variation of electron energy and electric field strength at Bz = 0.0875 T and Eant = 20000 V/m (a) particle 2, (b) particle 3
Fig. 5-10 Time variation of electron energy and electric field strength at Bz = 0.0875 T and Eant = 40000 V/m (a) particle 2, (b) particle 3
(a) Particle 2 (b) Particle 3
(a) Particle 2 (b) Particle 3
Fig. 5-11 Trajectory of electron 1 at Bz = 0.0875 T
(a) trajectory and (b) time variation of electron energy and electric field strength
Fig. 5-12 Trajectory of electron 1 at Bz = 0.04375 T
(a) trajectory and (b) time variation of electron energy and electric field strength
Fig. 5-13 Trajectory of electron 1 at Bz = 0.175 T
(a) trajectory and (b) time variation of electron energy and electric field strength
(a) (b)
(a) (b)
(a) (b)