仰11) = 去 rxp ( - 33 ) であるから、
η い川市 + η ω 1よ一つ“
η ω 1i一つム
Wce ω+
1 / 戸
んIIVth = 0.4..J7f
合(占t
2ωcjω/ωce = 0.6であるから(3.42)式は、
これより、
kllυt九二O.4yÇ
古(占t
2古
ωい)ce
w
い)ce
ω+ 1
，/1π:=kll υth
1 ( 7 ) 1/2 1
= ω+0.4一一一一 一一ω
1.1 \12) 0.6
r、J
0.69
(3.42)
(3.43)
(3.44)
つまり、マイクロ波凹レンズが無い場合にはマイクロ波入射口からω/ωce f"V 0.7までの聞の領 域で減衰されると考えられる。 これは、マイクロ波入射口から約130cmの所である。 マイクロ 波凹レンズが無い場合に、ECWがマイクロ波入射口から遠方まで伝播しているのは、このよ
うに磁場の非一様性と電子温度の違いが主な原因であると考えられる。
マイクロ波凹レンズを使用すると、3.7で述べたようにマイクロ波が入射口近傍に集中する ので電子温度が上昇していると考えられる。
3.9 結論
マイクロ波凹レンズを使用してECRプラズマ生成実験を行い、マイクロ波径方向放射分 布、プラズマ中の波動、イオン飽和電流分布、電子密度及び電子温度を測定し、マイクロ波凹
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レンズのマイクロ波径方向放射分布制御、 及びプラズマの一様化への有効性について調べ、以 下の結果が得られた。
1. プラズマ生成を行った場合の径方向放射分布の測定においても、 マイクロ波凹レンズを 使用した場合に径方向放射分布が半径方向に拡大されていることが確認された。 入射マ イクロ波パワー3kW以上、 アルゴンガス圧力t"V1
x
10-3Torr以上の時、 その変動磁場 の半値幅は約17cmから約23cmへと約1.4倍に拡大される。2. 干渉法により得られた波形から、 プラズマ中に励起された波動の分散特性を調べた結果、
マイクロ波凹レンズの有無に関わらずプラズマ中に電子サイクロトロン波が励起されて いることがわかった。
3. 励起きれる電子サイクロトロン波は、 いずれの場合においても共鳴点に到達する前に減 衰する。 しかし、 その減衰率はマイクロ波凹レンズを使用した場合の方が大きい。 これ は、 磁場の非一様性と電子温度の違いが主な原因であると考えられる。
4. 生成されたプラズマのイオン飽和電流値は、直径20cmにわたってほぼ一様で、ある。 入射 マイクロ波パワー3kW、 アルゴンガス圧力1
x
10-3Torr、ω/ωce t"V 0.6 の場合、 一様性 はレンズがない場合が土6%、 レンズを使用した場合土4% である。 これは、 現在必要と されるプラズマ応用のためのプラズマ源として使用可能な値である。5. イオン飽和電流値は中心から約10cm以上の周辺部で高くなることが見出された。 周辺 部のイオン飽和電流値の高い領域は、低磁場、低圧力では現れない。
6. マイクロ波凹レンズにより、 アルゴンガス圧力が低い場合には電子温度が上昇し、1
x
10-3Torr、 入射マイクロ波パワー5kWで5eVから12eVへと70% 高くなる。 一方、 さ らにアルゴンガス圧力が高い場合には電子密度が上がり、1