アドミタンス法を用いた電子エネルギー分布測定値のイオン電流補正
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(2) . 平成８年８月. ７巻 第１号 北海道教育大学紀要 （第２部Ａ） 第４. Ａｕｇｕｓｔ ，１９９６. ｉ ４ ｌ ７ ｉ ｉｄｏ Ｕｎ ｉ ｉ ｔ ｔｙｏｆＥｄｕｃａ ｔ ｌｏ ｆＨｏｋｋａ Ｊｏｕｒｎａ ｃ ｏｎ 亘Ａ）Ｖｏ ｏｎ（Ｓｅ ｖｅ ｒｓ ．１ ． ，Ｎｏ. ア ドミタンス法を用いた電子エネルギー分布測定値のイオン電流補正 松浦. 威＊ ・ 東. 勇二 ・ 坂口. 大＊＊. 北海道教育大学釧路校技術教室 室蘭工業大学電気電子工学科. ＊. ＊＊函館エヌ・デー・ケー （株）. ｌｏｎ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｎ［ｅａｓｕｒｅα１ｅｎｔ ｏｆ Ｅ１ｅｃｔｒｏｎ Ｅｎｅｒｇｙ. ｉｏｎ ｂｙ ａｎ Ａｄｍｉｔｔａｎｃｅ Ｎ［ｅｔｈｏｄ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔ ｉ ＭＡＴＳＵＵＲＡ， Ｔｉ山ｅｓｈｉ ＳＡＫＡＧＵＣＨＩ＊ ａｎｄ Ｈｕｔｏｓｈｉ ＡＺＵＭＡ＊＊ Ｙｕ ｊ ｉｏｎ ｔｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔ ＴｅｃｈｎｉｃａＩ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｋｕｓｈｉ ｖｅｒｓｉ ｉ ｃ ｏｐｕｓ，Ｈｏｋｋａｉｄｏ Ｕｎｉ ｒｏ Ｃａ ＊ Ｄｅ ａれ江１ ｉｓｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｔ ゴ ロ １ ｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇ ｔ ｅｅｒｉｎｇ，Ｍ［ｕｒｏｒａｎ 工ｎｓ ｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅ１ｅｃ ｅｎｔ ｏｆ Ｅ１ｅｃ Ｐ ＊＊ Ｈａｋｏｄａｔｅ ＮＤＫ Ｃｏ ＬＴＤ ．. キー ワ ー ド； グロ ー 放 電 陽 光柱， 電 子 エ ネ ル ギー 分布， ア ドミ タ ンス 法， イ オ ン電 流. Ａｂｓｔｒａｃｔ. Ｅ１ｅｃｔｒｏｎ ｅｎｅｒｇ. ｔｔａｎｃｅ ｍｅｔｈｏｄ‐ＳｉｎｃｅＰｒｏｂｅ ｃｕｒｒｅｎｔｓ ｉｏｎ ｗａｓ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｕｓｉｎｇ ａｎ ａｄｍｉ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔ. ｔｔａｎｃｅ ｇＭ，ｄｅｎｏｔ‐ ｌｅｃｔｒｏｎｃｕｒｒｅｎｔｓ （も） ａｎｄｉｏｎｃｕｒｒｅｎｔｓ （ん“），ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ａｄｍｉ ａｒｅｔｈｅｓｕｍ ｏｆｅ ｉａｌ （佑 ｉ ｔｈ ｒｅｓｐｅｃｔｔｏ ｔｈｅ ｐｒｏｂｅ ｐｏｔｅｎｔ ｉｎｇｔｈｅ ｄｅｒｉｖａｔ ） ｉｓ ａｌｓｏ ｔｈｅｓｕｍ ｏｆ ｖｅ ｏｆｔｈｅ ｐｒｏｂｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｗｉ. ｄも／〆佑. ａｎｄ αも“／ｄ佑‐ Ｔｈｅ. 醒め／ｄ捧. ｗａｓ ｍｕｃｈ ｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎ. α毛／ｄ佑. ｉａｌ ｉｖｅ ｐｒｏｂｅｐｏｔｅｎｔ ｏｖｅｒｎｅｇａｔ. ｉｏｎ‐ ｉｇｈ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｅｎｅｒｇｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔ ｒａｎｇｅ， ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｍｇ ｔｏ ｈ ｉｃａｌｐｒｏｂｅ ｗｅｒｅ ａｂｌｅｔｏ ｂｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｗｏｒｋ ｌｏｎ ｃｏｌ ｉｎｄｒ ｌｅｃｔ ｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔｓ ｏｆｔｈｅｃｙｌ ｉａｌ ｉ ｄｏｎｅ ｂｙ ＬＬａｎｇｍｕｉｒ ｔｈ ｒｅｓｐｅｃｔｔｏ ｔｈｅ ｐｒｏｂｅ ｐｏｔｅｎｔ ｖｅ （ 筏“） ｏｆｔｈｅｉｏｎ ｃｕｒｒｅｎｔ ｗｉ ｖａｔ ‐ Ｔｈｅ ｄｅｒｉ ｉｃ ｉｅｎｔｓ ｕｓｉｎｇ ｉ ） ｆｏｒ な （ もｚ＝ ル ー な“｝ ｌｏｎｉ ｔ ｔａｎｃｅ （ もｚ ｏｎ ｃｏｅｆｆ ｚａｔ ｗａｓｔａｋｅｎ，ａｎｄ ｃｏｒｒｅｃｔ ａｄｍｉ ｌｏｓｅｔｏｔｈｅ ｉｏｎｓ ｗｅｒｅｃ ｉｂｕｔ ｉｏｎ ｗｅｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌ ｔｓｏｆｔｈｅｓｅｃａｌｃｕｌａｔ ｅｌｅｃｔｒｏｎｅｎｅｒｇｙ ｄｉｓｔｒ ｉｏｎ ｃｏｅｆｆ ｉｃ ｉｅｎｔｓ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｂｙ Ｃｈａｎｉｎ ｅｔ ａｌ ｖａｌｕｅｓ ｏｆｉ ｏｎｉｚａｔ －. １． 緒. 言. 著 者 ら は， ネ オ ンサイ ンや ヘリ ウム ・ ネオ ン レー ザ に利 用 さ れ てい る グロ ー 放 電 陽 光柱 の解 析 を 目 的 と し. ） ２ ） グロー放電陽光柱の解析では 電子の １ （ ・ て， グロー放電陽光柱内の電子エネルギー分布 を測定してきた（ ． ， 移動速度， 拡散係数， 電離係数および各励起衝突衝突周波数などのスオームパラメ ータが必要となる． しか し， 移動速度， 電離係数については精度の良い実測データが示されているが， 各励起衝突衝突周波数等は， 測定が困難で十分なデータが得られていない． これらの全ての電子スオームパラメータ は， 電子エネルギー 分布を用いた計算によって求めることができる． ）によ り 探 針 電 位 と 電子 電 流 の 探 針 電位 に対 す る ２階 ３ 電子 エ ネ ル ギー 分布 はＤｒｕｙｖｅｓｔｅｙｎの 探 針 原 理（ ， ， （７９）.
(3) . ８０. 松浦 勇二 ・ 坂口. 威 ・ 東. 大. 微分値を測定して求められる． これまでの電子エネルギー分布測定値を用いた計算において， 全てのエネル ギー範囲にわたる電子エネルギー分布から計算される移動速度な どのパラメータについては， 実測値と一致 ４ ） しかし 電離のしきい値以上のエネルギー領域の分布を用いて計算される電離係数 する結果を得ている（ ． ， ）に一 致する ほ ど十 分 な電 子 エ ネ ル ギー 分布 の測 定 精度 は得 ら れて いな い ５ が， Ｃｈａｎｉｎらの 実測 値（ ．. 測定される探針電流は電子電流とイオン電流の和であり， 電子エネルギーの低い領域に対応する探針の負 電位の小さな範囲では， 電子電流はイオン電流の較べて十分大きいため， 探針電流を電子電流と見なすこと による誤差は少ないが， 探針の負電位が増してイオン電流が増加しかつ電子電流が減少する領域では， 電子 エネルギー分布測定に対するイオン電流の影響 は無視できなくなる． 松田らは， イオン電流を概算して探針 電流２階微分値に対するイオン電流２階微分値の影響を調べ， 電離のしきい値付近までの分布測定にはイオ ｝ しかし 励起あるいは電離電圧のしきい値以 上 のエ ネ ６ ン電流２階微分値の影響が少ないとの結論を得た（ ． ， ルギー範囲で測定した電子エネルギー分布を用いて励起および電離係数などを求める際には， 探針電流に含 まれるイオン電流の補正が欠かせないものとなる． 高エネルギー部分における探針電流の測定誤差の原因としてはイオン電流の影響のほかに， （１）プラズマ 中で発生する雑音などによる誤差， （２）測定回路系の漂遊容量 が測定値におよぼす影響， （３）探針表面から ４ ）による探針電流２階 の２次電子放出による誤差， などがあげられる． 本論文では， 前報のア ドミタンス法（ 微分測定値について， （Ａ）スペクトラムアナライザを用いてプラズマ中で発生している振動成分を観測して ７ ） （Ｃ）実験回 その影響を調べ， （Ｂ）先に報告した方法で測定回路系に含まれる漂遊容量の影響 を取り除き｛ ， （ ） （ ９ ）等 の 文 献 ８ ・ ｉ 路 か ら 発生 する 誤 差 につ い て 検討 して 分布測 定 の測 定精 度 に 向上 を 図り， さ ら にＬ Ｌａｎｇｍｕ ｒ. に示される円筒探針のイオン電流計算式を用いて計算したイオン電流を用いて， 高エネルギー部分のイオン 電流の補正をおこなっている． 探針電流２階微分値に対するイオン電流の補正は， 探針電流測定値からイオン電流計算値を減じて電子電 流を求め， それを２回数値微分して求める方法もある． 本論文では数値微分に含まれる計算誤差を考慮して， 測定したア ドミタ ンス Ｚ Ｍ からイオン電流計算値の傾き 鴇“を減 じて探針電流に対するイ オン電流補正 ） を行っている． イオン電流補正値から計算される電子エネルギー分布は， 高エネルギー （ コ』 ＝ 文 Ｍ－ 鴻“ １ ０ ） 電子エネルギー分布から求め られる電離係数が 実測値に近 づく結 部分における測定精度が改善され（ ， ， 果 を 得 て いる．. ２． ア ドミタンス法およ び測定上の問題点 ３ ）か ら電 子 エ ネ ル ギー 分 （ぐ ）は次式で与えられる． Ｄｒｕｙｖｅｓ ｔｅｙｎの 探針 原 理（. Ｆ◎ ‐ 音. 間. ／ １. 餅. 券. ・…………－… ・ ・ ・ ・ ・ ・…・ ・ ． ・ ‐ ．…．…． ｒ・. ここで ＆，侃 は電子の電荷および質量， Ｓは探針の表面積であり， ふ および にたは， それぞれ探針電流 と 探針シースに加わる電位を表す‐ ｉ 陽極と探針間に加える直流バイ アス 巧 に微小交流信号り解 ＝ ”醐ｓ ｎのＺを重畳すると， 探針電流 ふ は 捧 １ ） ただし １ の周 り での Ｔａｙｌｏｒ 展 開 によ り （２） 式 で 表さ れる（ ．. 。は振幅で 惨。 《ＩＶ， のは角周波数であ. る．. ． ． ． ふ ４（堪楊 ド 卿）＋ 学 飲 め＋ 誓 角④◎＋ ・ ・ － － ． ・ ・ ・…－…． ‐ ．………． ． 戸 ｎの什・ 十 形 ぼり（曜日 辱 執 り 十． （８０）.
(4) . ８ １. ア ドミタンス法を用いた電子エネルギー分布測定値のイオン電流補正. （ １ （ ） １ ） ｉ ア ドミ タ ンス 法 は， 探 針 電 流 も の 基 本 波成 分 も キ 今 ．ｕ岬 ｓ ｎのｚ＝ ＧＰ ． 偽 を測 定 して ア ドミ タ ン ス. （ １ ） を求め 為 の 曜 に対する数値微分から探針電流２階微分値を求める方法である 図１にア ド ！ ‐ Ｍ＝ 角 ， １皿 の ミ タ ンス 測 定回 路 を示 す． 使用 した ガス はヘリ ウム で， 内径２０ｍｍの 放 電 管 の管 軸 上 に 長 さ３ｍｍ ． ， 直 径０ 白 金 プロ ー ブを 挿 入 して ア ドミ タ ンス Ｚ Ｍ を測定している． また， プラズマ中で発生する振動は， 放電回路 系 に接 続 したス ペ ク トラム ア ナライ ザ （Ｓ ・ Ａ） で 観 測 して いる．. 図２は測定回路のインピーダンス等価回路である． ＺＡ，Ｚｘ はそれぞれ陽極降下部およ び陰極降下部のイ ’は陽 光柱 プ ラ ズ マ のイ ン ピ ー ダンス そ して Ｚ 励ま探 針 シース イ ン ピ ー ダ ン ス ン ピ ー ダンス， ＺＰ お よ びＺＰ ，. ２ ） 只 は交流電流測定用抵抗で である‐ またＣヱは測定回路系に含ま れる漂遊容量でおよそ９ｏｐＦである｛ ‐ 。 尺。 ＝１０ＯＱ で あ る． ま た 罷め は， 探 針 を 挿 入 す る 部 分 の プ ラ ズ マ の 空 間 電 位 を 表 す． こ こ で ２ ） ア ドミ タ ンス 測 定 回路 の 等価 回路 は 陽 極 Ａ ～ （ る） ～ Ｐ ～ Ａ 間 （る’十 Ｚｘ） 》 （ＺＰ 十 ＺＡ） で ある ので（ ， ，. の等価回路で近似できる‐. 陰極. Ｐｒ ・３） （. Ｐｒ ●２） （. 探針 Ｐｒ 窄１ ） （. ‐７ 扉著＝Ｓ 雨 ．「Ｔー 獅 一 皿（ Ｆ ！』－－』『 １ ， ＬＤ ；３００日 二 ｏ ん ” 」 ｛ ゞ １ 〆 ． 空間 電 位. 陽極. 陽極 １←１ｏｃｍ →. ←１ｏｃｍ → ←１ｏｃｍ. こ－－ー Ｐｒ～ ‐‐. 探針電流. ．・ ÷ 「た－－－ －－－ ｌｏｏｏ 粗豪′. 捺針Ｉ Ｌ ョｏ 三ズ ｏ 基. . １ＯＦＦ. ，. ドー「謂に. Ｒｏ＝１０ＯＱ 』ｏｃｋーｎ. 図１ Ｆｉｇ．１. プロ ー ブア ドミ タ ンス 測 定回 路 Ｎ【ｅａｓｕｒ ｔｆｏｒｔｈｅ Ｐｒｏｂｅ ・ｎｇ ｃ ｌｒｃｕｉ ｔｔａｎｃｅ‐ ａｄｍｉ. 図２. ア ドミ タ ンス 法 に よる プロ ー ブ測 定の 等 価 回路. Ｆｉｇ．２ Ｅｑｕｉ ｔｓｆｏｒｔｈｅ Ｐｒｏｂｅ ｍｅａｓｕｒｅ立Ｌ ｖａｒｅｎｔｃｉｒｃｕｉ ｅｎｔ ｔｔａｎｃｅ ｍｅｔｈｏｄ． ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ａｄｍｉ. ア ドミタンス測定における誤差の原因としては， （ａ）測定回路系に含まれる漂遊容量による影響， （ｂ）プ ラ ズ マイ ン ピ ー ダンス ＺＰ によ る 影響， （ｃ）プラ ズ マ 中 で 発生 して いる 振 動 による 影響， （ｄ）使 用 す る ロ ッ. クインアンプ （ＮＦ社製Ｌ エ ー ５ ７ ５） などの精度が考えられ， また探針電流直流分 らｃの測定における誤 差の原因は， （ｅ）（２）式の右辺に示される交流信号による直流分の増加の影響， （ｆ）イオンによる探針表面 からの２次電子放出の影響な どがある． 次節で（ｆ）を除くこれらの問題について検討する．. ３． ア ドミ タ ンス 測 定 値 の 補 正 ＜ ３． １ ＞. 漂 遊 容 量 およ び プ ラ ズ マイ ン ピー ダ ンス に つ いて の補 正. 文献（２）に示したように， 高周波信号を用いた探針測定におい て換算電界β／烏 が低い場合には， 陽極 と探針間のプラズマインピーダンスＺＰが大きくなり， 特に空間電位付近では外部から加えた交流 信号 り α がＺＰに分圧されて探針シース部分に加わる電圧は 物。よりも小さくなるぜ． このため高周波信号を用いた ア ドミタンス測定値は， ＺＰについての補正が必要となる． 図３は文献（２）中の図１０を再掲したもので， （８１）.
(5) . . 松浦 勇二 ・ 坂口. ８２. 大. 威 ・ 東. ８竪 を ８ ２. 貌＆る◎. . 雫. . . ｌ ｒ （Ｖ／ｃｍ 寸ｏｒｒ ）. 愈 金. . . Ｅｚ牝 ＝３ ４３ ‐. ２ ２. ア. . ） る”（３０ｋＨｚ. ０ １. ０ ６. . ０. ／÷. ダ も， ／ . ５. 壷巨枝雫Ｋハ 々 Ｋ人泳 ー〕ハヤ＞×ホト対‐. ／グ. Ｈｅ. . ５. ｏ. ３６０ＨＺ. ｏ. Ｌ５ｋＨＺ. ・. 同上補正値. △. ３‐４ｋＨｚ. ｘ. 同上補正値 （Ｇズニ９ＯＰＦ）. 竣△. ｂｏ ＨＺ） Ｉ ＼～ 乙ｐ（３０ｋ . ／ ／. ー〕 ハ ヤ. 乙ｐ【５００日ね. － －．－ －－ － 一．－ ；『 ず ｉ５. 電 界 ＥノＲ０（ｖ／ｃｍ‐丁。ｒｒ， ）. 図３. １Ｏ－ ‐６０ －. ‐了０. ‐８０. ‐９０. 一１００. 探針 電位. 空 間電 位 付 近 の プラ ズ マイ ン ピ ー ダンス. 図４ Ｆｉｇ．４. Ｆｉｇ．３ Ｐ１ａｓｍａ ｉｍｐｅｄａｎｃｅｓ ａｒｏｕｎｄ ｔｈｅ ｓｐａｃｅ ｉａｌ ｐｏｔｅｎｔ －. ‐１ １０. 珍 （Ｖ）. ア ドミ タ ンス 測 定値 と 補 正 値 Ｎ１ｅａｓｕｒｅｄ ａｄｍｉ ｔｔａｎｃｅｓ ａｎｄ ｌ ｄ ｔ ｓ ｖａ ｕｅ ｃｏｒｒｅｃ ｅ ‐. β／藍 に対するインピーダンス測定値ＺＭとＺＰの関係を示したものである． 次に， ア ドミタンス測定における漂遊容量Ｃｘの影響について検討する‐ 陽極と探針間のプラ ズ マの全イ ン ピ ー ダンス. を Ｚｒ ＝ ＺＡ＋ る 十Ｚｓ Ｍ は （３）式 で 表さ れる． ね と す る と， イ ン ピ ー ダンス 測 定値 ＺＭ ＝ し／Ｚ. ［ 瞬き之 を ＆＋ ☆ ＋. ・ ・ ． 十 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・‐・ ・ ・ ・ ・ ・ ． － －－－ － －． ・. こ こ で 凡 ＝１０００， Ｃ。 ＝１０〆 Ｆ で ある の で， 図３ に示 し た ＺＭ と 比 較 して， １０ＯＨＺ以 上 の 周 波 数 で は 尺。 と Ｃ。 は 無 視 で きる． Ｚ７ ｚＭ キ . … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …… … … … …… … （４）. （４） 式から 吟 ＝１／Ｚてを求めると， 次式が得られる．. １吟ー＝ Ｊ品（又Ｍ）２十｛』（ＺＭ）－のＣｘ｝２ Ｍ）－のＣズ ． 金（“ ＆Ｔ ＝ｔａｎ－ ＆（Ｚ Ｍ）. …… …… … … … … … … … … … … … … … …… … … … （５）. …… … … … …… … …… … … … … … … … … …… … … …… … … … （６）. ２ ） シースイ ン ピ ー ダンス 灸 は 次式 で近 似 さ れる 文 献（２）よ り ＺＡ は ＺＰ と 比 較 して 無 視 でき る の で（ ． れ ， Ｚｓ ね キ Ｚ丁一ＺＰ. ．……“… …．……”…．（７） ．… … … … … …．…… …， ．… … … …．……， …－… …－… …，. これらの関係式， および文献（２）に示されるプラズマインピーダンス ＺＰと漂遊容量 Ｃｘ の値を用いて， ア ドミタンス測定値 Ｚ Ｍ から探針シースア ドミタンス 云んを求める式を導く． ’ 探針シースにかかる電圧および電流を 偽れ ， を とし， 陽極と探針間の電圧をりα とすると，. ムニム ．－ － “ ……． －－ ， ． －－ ， ．－ －． り『 暑 』，キ ．（ ， 協 議 諸 手如。ぬ 』 １ ． ． . ． ‐． 晦. ． （９） ．…． ．… … … … … …．…．… … … … …． － － ． ． ．… … …． ““．”．… …．… …．… …．. ““…． ‐………．…． ・ ・－－‐ ‐ ‐－ － 日 〆 ＋β２ ． 〆 を －－１ｇ Ｍ１ ・. ２） （８.
(6) . ３ ８. ア ドミタンス法を用いた電子エネルギー分布測定値のイオン電流補正. ただし，Ａ‐ 貴 十 日 読 ）２ 之 β － ≠ 客＋. ”. 謡. ‐－－ ‐－ －… ”．…””“”． － － －‐. ． － ・ ． ・ ． ． ．””． ・ ・ ・ ・”“…‐ ・ ・ ・ ・ ・ お２ ・. －．. ４ｋＨｚの 信 号周 波 数で測 定 したア ドミ タ ンス 測 定値 Ｚ ５ｋＨｚ Ｍ， お よ び（１０）式 を 用 い 図４ に， ３６０ＨＺ ． ‐ ，３ ，１ ピ ズ て イ ン ピ ー ダ ンス 補 正 を施 した結 果 を 示 す‐ 図３ の 結 果 か ら， ３６０Ｈｚに お け る プ ラ マ イ ン ー ダ ンス ろ おいて は２００Ｑ 以下 とな り ＺＭ と比 較 して 無視 でき， さ ら に １／のＣｘ ＝ ４ ．９ Ｍ Ｑ と な り， 図 ２ の 等 価 回 路 に ｉｉｚの 測 定 ４ｋ い 一 方３ ‐ Ｚ？ と 比 較 して 省 略 で きる の で， ３６０ＨＺで測 定 した Ｚ Ｍ は漂 遊 容量 Ｃｘ の 影響 を 受 けな ‐. 値 物 は， その最 大値付近でプラズマインピーダンス ろ の影響 を受け， さらに探 針の負 バイ アス が増すに 従 っ て シー ス ア ドミ タ ンス 聡た は小 とな り， のＣｘ の 影響 を 受 けて 飽和 す る． （１０）式 を用 いた ア ドミ タ ンス 補. ０Ｈｚの測定値に接近する． 正値 終れの値は， →印で示したように３６ プラ ズ マ 中 の振 動. ＜ ３． ２ ＞. ろ、 。 ． ． ｘ. ” ； ｛ ｝ ． ↓ ． Ｉ Ｖ ＝ １. ●. 軸 Ｅ／Ｐｏ＝３．６５ Ｉ Ｔ） （ｖ／窃かＴＯ の＝１０－２（ｍＡ） ｆ＝３６０（Ｈｄ. Ｏ Ｖｏ ｃ＝ ８０（ｍｖ） ｘ ｙｏ ｃ；３００（ｍＶ）. １ Ｉ Ｖ １ 「. ｎ ○ －. “ｎ ｎ. 図５ ５ Ｆｉｇ．. ‐ １ Ｔ 手甜［ １ 生 １ Ｊ Ｅ ず幸 １ ‘ ‐. ‐６０. 図６. プラ ズ マ 中 の 振 動ス ペ ク トル. ‐７０. ‐８０. １ １０ ‐ ‐１００ ‐９０ 按針電位 ＶＤ（Ｖ）. 藍 Ｍ測定における振幅の相違の検討. ｉ ｔｕｄｅ‐ Ｆｉｇ．６ Ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｇｎａｌ ａｍｐｌ. ｌ ｌａｔ ｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ・ｎ ｐｌａｓｍａ‐ ０ｓｃ ｉ. 著者らは， 測定に用いる信号周波数とプラズマ中で発生する振動・雑音の関係を調べ， 測定におけるＳＮ 比の向上を図るためには， 使用する信号振幅をプラズマ中で発生している同一周波数の振動振幅より十分大 ） １ ２ きく す る 必 要 があ る こ と を示 した（ ．. 図５は， プラ ズ マ中で発 生する振動成分をス ペク トラムアナライ ザで測定した図で， 印加信号振幅を ４ｋｌｌｚ の場合， ＳＮ比の 疫÷ｘ２ｏｏ ｍｖと し 周 波 数３６ｏＨｚお ょ び ３ ４ｋＨｚの 場 合 のス ペ ク ト ラ ム を 示 す． ３ ． ． ， ０Ｈｚの場合は信号振幅がプラズマ中の振動に比べて大きいとは言えない． こ の 条件は満足されている が， ３６ ｒｘ３ｏｏｍｖの信号を用いて測定したア ドミタンスを図６に示す． こ ０ｍｖおょ びＪ１ 点を検討するため 疫÷ｘ８ れらはいずれも良く一致しており， プラズマ中の振動の影響は無視できる．. （８ ３）.
(7) . ８４. 松浦 勇二 ・ 坂口. 威 ・ 東. 大. ４． イオン電流の検討 ＜４． １＞ イオン電流計算式 Ｈ．Ｍ‐Ｍｏｔｔ ｔｈ ‐Ｓｍｉ ） （ ８ る ．. ＆１ ｉ ｒの文献によれば， 円筒探針のイオン電流る の計算式は次式で表され ‐Ｌａｎｇｍｕ. ｆ 一 喝［一 存雪ぜ←ｒ ］ ー ん 朝 〆 ／ . 区 妄｝ ］‐ ． ． ‐………．－－－－－－－－ ． ‐ ． ◎. ．‐． ．…………－ ．－－．…………・－……………．一. . 隆 Ｆ . コ 鵬 珊 ４署. ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・………．………・ ・－・ ． ． ．. ここ で７ ｓ： シース 半 径， を ： 探 針 半 径， Ｌ ： 探針 長， ８ ： 自 然対 数の 底， ふ お よ び れ加 ： イ オ ン 電 流 密 度 とイ オ ン 数密 度 ｑ ， ｆ： イ オ ンの 電 荷， た ： ボ ル ツ マ ン定 数， 髭 ： イ オ ン 温度， Ｍｆ： イ オ ンの 質量， 蔭れ ： 探 １ ３ ｝ た だ し計算 誤 差 を 防 ぐため 針 シース 電 位， ｅｒｆ： 誤 差 関 数で 次の 近似 式 を 使用 した（ ． ， ， ｎ ｒ＝３２ 項 ま で 計 算 して いる‐. ‐ 希［ ・ ＋. 場 加. 害. 誓. 詞. ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・－－・ ・ ・ ・ ・ ・ ‐－－・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ． －－ －・. プラズマ中では７ １《宅 （毛 は電子温度） であるためプラズマ中のイオンの運動エネルギーを無視 する と， イオンシースとプラズマ遷移領域の境界 （シース端） におけるイオンの運動エネルギーは た需／２となり ， １ ４ ） こ の 場 合 シース 端 にお けるイ オ ン温度 は プラ ズ マ 中 の 電 子 温 度 で 置 き 換 え る こ と が 宅 で 決 定さ れる（ ． ，. 出来るので， （ １４）式および（１ ５）中のイオン温度 宅 はプラズマ中の電子温度 宅 で置き換える． 一方 エ ， ．Ｌａｎｇｍｕｉｒ ＆ Ｋ‐Ｂ‐Ｂ１ｏｄｇｅｔｔ の文献 （９） から， 単一粒子の空間電荷電導式は次式で表される．. る－ 号／；害 す ． 『. 一 言）. 虚 ２ β. ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・－－ ．………－－ ． ． ． ・………．. － －‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐－‐… … … － －‐ ‐－－． －… …．. ４十ｏ 皿 縄 ５十・ ４ｇ２十 苗 ９３‐ 品 ９ β － ９‐ｏ ．－． ． ． ９ ・‐．………．－．－ －．－．－－． ． ． イオン電流の計算は， （１３）式および（ １７ ）式が同時に成り立つようなシース半径た を求めて行う． ここで， 本論文で対象とするプラズマにおいて， イオンシース内での電子衝突の有無について検討する． 図７に示すボルツマ ン方程式を用いた解析から求められる電子の平均自由行程 と， 後 述 の 図１０に示すシー ス半径亀 の計算結果から， ん とシースの厚みね－ち を比較すると零度Ｃ換算圧力Ｌ１３Ｔｏｒｒの場合の電子の平. 均自由行程. ４ ｝ シース 半 径 は０４６ｍｍである の で ん＞ （ － ）と な っ てイ オ ンシ ー ス 内 で は０ ５５ｍｍと なり｛ ね ． を ち ‐ ，. の電子衝突は起きず， はっ きりとしたイオンシースが形成されている．. ４） （８.
(8) . ８ ５. ア ドミタンス法を用いた電子エネルギー分布測定値のイオン電流補正. ２ ×１０－ （丁ｏｒｒ‐Ｃｍ）. ６更 . ４目 田 行 け ２′. ｏ ▼電子 温度. × 平均自由行程 ６. ８. 慌 ＝. ０ １０ １２ １４. 電界 Ｅ ／Ｐｏ（Ｖ／ｃｍ・Ｔｏｒ「）. 図７. 電子温度と平均自由行程. Ｆｉｇ．７ Ｅ１ｅｃｔｒｏｎ ｔｅｍ ｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｍｅａｎ ｆｒｅｅ ｐａｔｈ‐. ＜４． ２＞ 探針に流れる直流電流の検討 探針電流直流分 らｃは （２） 式から， 』 － ＠ ◎ ＋ 学. ④ ② ＋・ ・ ． ‐ ． ． ．…． ・ ・ ・ ・ ． ． ． ． ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・…・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ り十 誓 ら. 執. ゆ. ２０）式右辺第２項以下の交流信号による直流成分 と表され， 測定に用いる 交流信号の振幅 惨。が大きいと， （ が加わり探針に流れるイオン電流の見積に誤差を与えることになる‐ 偽。 ≦ 同 ｘ２ｏｏｍｖ の場合には信号振幅の大きさに係わらず らｃの測定値は一致する． す なわち， 測定した らｃに対する交流信号による直流成分の影響は無視できる． 実験によ れ. ＜４． ３＞ イオン電流の計算値と探針直流電流測定値の比較 ｃ ｍ離れたとこ 探針電流の測定は， 図１に示した長さ４０ｃ ｍの放電管の陽極から陰極側に向かって１ｏ ｍ内径２０ｍ ０５ｍｍの 円筒 探 針 を 挿 入 して 行 っ て いる‐ 使用 ガス はヘリ ウム で， 放 電 ろ の放 電管 軸 上 に， 長 さ ３ｍｍ ‐ ， 半 径０ ＯＴｏｒｒの圧 力 範 囲 で測 定 して いる． シ ース 電 位 隠れ は， ２ 階微 分 特 性 が 零 と な ８か ら２ 電流 を１ｏｍ Ａ と し， ０ ． ‐ （ ２ ） ’ る探針電位 場（ｒ 鋼） を 空 間 電 位 と して， 汚た ＝ 船（ｒ 卿）一 彦 で 与 え て いる‘“ ． １ の条件で測定した探 ８５Ｖ／ｃｍ・Ｔｏｒｒ－ １３Ｔｏｒｒ， Ｅ／ 鳥 ＝４ 図 ８ は， 放電 電 流１ｏｍ Ａ， 零 度Ｃ 換 算 圧 力１ ． ‐. 針電流測定値の絶対値を表す－ －７０Ｖの探針電位 蒔 において符号が反転し， イオン電流の支配的な領域に 移行する． 後述の図１２に示すボルツマン方程式から計算される電子エネルギー分布は， 電子エネルギーが３５ ５Ｖにおける探針電流測定値 は， ５Ｖに対応する 疹 ＝－９ ｅｖの場合ほぼ零となる． それ故シース電位 汚れ＝－３ 電子電流が無視できてイオン電流となる． ズ 前述のとおりイオン電流の計算において はイオン数密度れめ “と電子温度 髭 の見積が必要 となる． プラ マ中の電子数密度は， 電子エネルギー分布 として ボルツマン分布を仮定した場合次式から計算される（刷. ｓだ帯. る 。＝ お れ のｓ‐ を. ２１） …………………………………………………………… （. 〉は電子の熱運動速度である． 電子温度は空間電位における探針電流特性の傾 ここでＳ は探針の面積， ＠“ 斜から求められる． 空間電位における探針電流は電子電流と等 しいと近似できるので， 電子温度が決定され ると空間電位における探針電流を電子電流 』 として， （２１）式から電子数密度 筋 が得られる． イオンシースの遷移領域において準中性を仮定した場合， イオン数密度はプラズマ中の電子数密度とほぼ ５） （８.
(9) . ８６. 松浦 勇二 ・ 坂口. 威 ‐ 東. 大. 等しいため， 上述の方法で得られる電子数密度 馬 を用いて， イオン数密度れ如 が求められる． 本論文で対 象としている低気圧ヘリウムグロー放電陽光柱では， 弱電離プラズマであるため， 近似的にボルツマン分布 が成立すると仮定して， 図８の探針電流特性から電子温度を求める． この場合図に示したように， 傾斜の選 び方によっ て５０ ３００Ｋあるいは７ １ ４００Ｋとなり， 得られる電子温度にばらつきが生じる． それ故本論文では， ， ， １ ６ ｝ 文献（１６ ）に示した ボルツマン方程式を用いた電子エネルギー分布の解析から得られる電子温度を使用する（ ． す な わ ち Ｅ／ 烏 ＝５Ｖ／ｃｍ・Ｔｏｒｒ－の場 合， 宅 ＝５５０００Ｋ とな る．. ３ この電子温度を用いて（２１ ５ｍＡとなるので ）式から電子数密度を求めると， 空間電位における探針電流 が０ ‐ １ ｏ ３と 計算 さ れる ６３×１０ （図 ８） ｃｍ－ ． ． ， 電 子 数密 度 筋 は０ ３と なり（ １ ｏ １ ７ ｝ 一 方， 文 献（１７）の 拡 散方 程 式 の解析 か ら得 ら れる 電子 数密 度 は， 偽 ＝２ ９×１０ ｃｍ－ ． ， ／。＝ １ ｏ ｍ Ａ. ＼. （” Ａ） ０． ０. β／ＦＯ＝４. 、△ ‐ ７ ０ 一 ８０ ‐ 、 ．＼ 、 ．△‐ －－ △、. ） Ｖ／ｃ ．Ｔｏｒ ８５（ ｒ 皿. － ９ ｏ ｙ （Ｖ） ア. ー△ － － か ・‐△ー. ｃｍ－３） × ノ ７１。。＝２‐９０〉ｑ ０１ Ｃ皿－３） ○ 〃．。。＝３－４２２×１０１０（ｃｍ－３） △. ‐ ６０. ‐ ７０. 探針電位. 図８. ▽ Ｖ）. シース電位. 図９. 探針電流特性. ８ Ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｐｒｏｂｅ Ｆｉｇ ．. ‐ １ ０. ０. ‐８０. 〈１０１ ヱ ７ｉ。。ニ０寺３〉. Ｆｉｇ・ ９. ｃｕｒｒｅｎｔｓ‐. 一２０. 一３０. （Ｖ）. ｙｓｈ＝ ｙＰ（／三。 。）‐ ｙ，. 探針電流測定値とイオン電流計算値 醍［ｅａｓｕｒｅｄ ｖａｌｕｅｓ ｏｆ ｐｒｏｂｅ Ｃｕｒｒｅｎｔ ａｎｄ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｉｏｎ ｃｕｒｒｅｎｔｓ．. 上述の値と比較しておよそ５倍大きい値となる． この相違は， 髭 を決定する際の傾斜の選び方だけでは説 明できず， ボルツマ ン分布の仮定からの逸脱に原因があるように思われる． この点については今後の課題と した い．. 図９は， イオンシース領域における探針電流測定値と， イオン電流計算値である． イオン電流はイオン温 度を５５０００Ｋとし， さらに 惨 ＝－３５Ｖ におけるイオン電流計算 値が， 巧 ＝－９５Ｖ の場合の探針電流測定 ｏ ３であ ４２×１０１ 値と一致するようにイオ ン数密度を与えて計算した値である． 与えたイオン数密度は， ３ ｃ ｍ‐ ． り， 拡散方程式から得られる プラズマ中の電子数密度にほぼ等しく， この場合， シースの遷移領域における 準中性の条件が成立する． ｏ ３ ９×１０１ ） と 等 し いイ オ 図９には， （２１）式および拡散方程式の解として得られる電子数密度 （れ ＝２ ｃｍ‐ ‐ （８ ６）.
(10) . ア ドミタンス法を用いた電子エネルギー分布測定値のイオン電流補正. ８７. （ｍ ｍ） イ ○． ５. －０ー ー －ｏ′ － ′－ ０ ′ ′′. ン シ. ′０ ′′ ′０ ｏ′. ′ ／ ｏ. ｒ．＝ ５ ５ ０ ０ ０ （Ｋ）. 探針半径. － １０. シース 電位. －. ２０. ｙｓｈ＝ ▽. 一. ３０. （Ｖ）. ′－ヱ．ｒＱ）－ ｙｐ. 図１０ イ オ ンシース 半 径 １０ Ｒａｄｉｕｓ ｏｆｉｏｎ ｓｈｅａｔｈ‐ Ｆｉｇ ．. ン数密度を用いた場合のイオン電流計算値を合わせて示してある が， いずれも探針電流測定値と一致しない． ５）によれ ば， 探針シースの端効果のために円筒探針の場合， 楕円形のシースに覆われてイオンを補集 文献（１ するシースの実効表面積は， 円筒探針の計算に用いられる表面積よりも大きくなる． それ故， 探針シースの 端効果を省略した今回の計算においてイ オン数密度の見積が大となることは， ほぼ妥当な結果と考えられる． 図１０は， 前述のイオン電流計算法によって計算されたシース電位に対するシース半径 ｔ である．. ５. ア ドミタンス測定値のイオン電流補正結果. イオン電流計算値を用いて探針電流２階微分値に含まれるイオン電流分の補正を行う方法としては， 探針 電流測定値からイオン電流計算値を減じ， 得られる補正電流の２回の数値微分によっ て行う方法 がある． し かし数値微分の計算では計算誤差が混入しやすい． このため， 本論文ではア ドミタンス測定値を用いてイオ １７ ）式の空間電 ン電流補正を行っている． ここで注意すべきことは， イオン電流の計算において使用 した （ 荷電導式は， 単一粒子に関する式であり， シース中に存在する 電子数がイオン数に比べて無視できる条件が 必要 と なる． こ の 条 件 は 図１２に示 した 電 子 エ ネ ル ギー 分布 か ら， ２０～３５ｅ Ｖの電子エネ ルギーに対応するシー ス 電 位 聡た ニー２０Ｖ ～ 一３５Ｖ の 範 囲で満 足 さ れる． 一 方， ２０ｅ Ｖ 以 下 の 電 子 エ ネ ル ギー に 対 応 す る １偽ね１ 〈. ２０Ｖ の範囲においては， 電子数がイオン数に対して無視できなくなるので， 上の条件が成り立たずイオン 電流計算における誤差は増大する． しかしこの場合， １汚一 が２０Ｖ以下になるに従っ て電子電流が指数関数 的に増加するので探針電流に占めるイオン電流の割合は小 となり， 本論文の目的とするイオン電流補正の必 １〉２０Ｖの範囲を対象に 要性も減少する． それゆえ本論文では２０ｅＶ以上の電子エネルギーに対応する１汚れ して， 探針電流についてのイ オン電流補正を考える‐ 図１１に， 図９のイオン電流計算値を数値微分して求めたイオン電流 １階微分値 監 ＝ 凝伽／ｄ播た と， ア ドミ タ ン ス 測 定 値. ＺＭ ，. そ し て ＺＭ か ら 筏“ を 差 し 引 い た ア ドミ タ ン ス の イ オ ン 電 流 補 正 値. ５Ｖ付近において 為。は （＝ × も‘ Ｍ－ 監伽）を示す． 探針電流測定値とイオン電流計算値が一致する 罷れ＝－３ （８７）.
(11) . ８８. 松浦 勇二 ・ 坂口. 大. 威 ・ 東. ｇ Ｍ に較べて若干小さな値となっているが， これは図９に示したイオン電流計算値が， 探針電流測定値に較 べて僅かに緩やかな傾斜となっ ているためと考えられる‐ ２は， Ｚ 図１ Ｍ と も‘を用いて計算した電子エネルギー分布と， 文献（４）に示される ボルッマ ン方程式から ４ 求めた電子エネルギー分布 （Ｂ． Ｅ と略記） を比較した図である（ １ ただし， 著者らは電子エネルギー分 ） ２ ） １ ｛ ・ 布を求める基準として， 探針電流２階微分特性の最大点を選択している（ ．. ル＆た島Ｗ. 叛＆. １. ＝. ・．＼. － －. β ／ Ｐ，＝ ４． ８ ５（ｖ／ｃｍ．Ｔｏｒｒ）： ＼ ● － ＼ ．. ＼ 臭 ～. ＼ ． 、. ※＼． ． 、 、＼. ー ２. －. △ 【ひ－－ き ～ ※；；；－濃な 】 ；メ. ユ ０ーう ５. ＝. ′Ｄ＝ １ ｏ ｍ Ａ. 一. ・. ‐ ‐. ｏ. ２. ｘ. キ ｘ ま ｒュ。ぬ ＼ ＊ 術 Ｌ－－ ．， γｃｌ．＝ γＭ－ γ±。” ￥. １. Ｅ／Ｐｏ＝４ ８５ ‐. （Ｖ／ｃｍ・Ｔｏｒ「）. ー ー. γＭ. １. １ ０－７. ニ. ー －. ｏ ｙｃｏー △. １. ０ ０. ‐１０. シ ー ス電位. 図１１. ‐２０ ‐ ３ ０ （Ｖ） ・ １をｈ＝ ｙｐ（ ／ ．”。） － ｙ，. ア ドミ タ ンス 測 定値 粉 とイ オ ン電流 の傾 斜. 筏. Ｂ．Ｅｑ. １０. ２０. ３０ ｅ（ｅｖ）. 電子エネルギー. 図１２ 電 子 エ ネ ル ギー 分布. お よ び ア ドミ タ ンス のイ オ ン電 流 補 正 値 立姻. １２ Ｅ１ Ｆｉｇ． ｔｒｏｎ ｅｎｅｒｇｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ‐ ｅｃ. ｉｒｓｔ ｄｅｒ ｉｖａ－ Ｆｉｇ １Ｉ Ｍｅａｓｕｒｅｄ ａｄｍｉ ｔ ｔａｎｃｅ（ＺＭ） ａｎｄｆ ． ｉ ｔ ‐ ｖｅ ｏｆｉｏｎ ｃｕｒｒｅｎｔ（葛伽） ａｎｄ ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ ａｄｍｉ. ）‐ ｔ ｔａｎｃｅ（ ぬ‘. また， ２階微分特性の相違を検討するため， 電子エネルギー分布から逆算した探針電流２階微分特性を， 図１３に示す． 図中， ｄＺ Ｍと も‘から計算した２階微分特性であり， ｄ（Ｂ．Ｅｑ） はボル Ｍ， α：もｚはそれぞれ Ｚ ツマ ン方程式から計算される２階微分特性である． αｇ Ｍとαも‘の相違は， 探針電流測定値とイオン電流計 算値が一致する２０ｅｖ以上のエネルギーの範囲に現れている． またαｇ Ｍ が 上述の特 生の最大点からおよそ ３桁下がった付近で飽和するのに対し， αもｚはさらに小さな値となり， イオン電流に関する補正の効果が 現れている． このため， 文献（４）に示される計算式に基づき， 電子エネルギー分布測定値を用いて計算した ｉ 電離係数は， 図１４に示すように， ｄも‘から得られる分布を用いたほうがαｇ ｎらの実 Ｍ の場合に比べてＣｈａｎ 測値に接近する結果となっている． 今後， ア ドミタンスの測定精度をさらに向上させることによって， 電子 ｉ エネルギー分布測定値から計算される電離係数を， いっそうＣｈａｎ ｎらの実測値に近 づ けることが可能とな る．. ８） （８.
(12) . . . ８９. ア ドミタンス法を用いた電子エネルギー分布測定値のイオン電流補正. Ｅ／Ｐｏ＝４‐８５ （Ｖ／ｃｍ・Ｔｏｒ「｝ ２ 視 １０－. 化 し. ５. . . Ｉ ｉ ｌｏ‐. . 峠. ｖ. き ー. ２. . . . ２. 階. ５ 、 ｏ. 微. 性. ・ △ ′′. ◎ ◎ ◎. β 級‘. ４ の－. ２ ｔ△・， △・・ｔ ・ . ２ ５ １０－. ２０ １０ 電子エネルギー ｅ（ｅｖ）. ３ １０‐ ５. . Ｂ Ｅｑ ） △ ｄ｛ ‐. . ｒ ん. ２ ４ Ｉ０－. ５. ２０ １０ １５ ） 電界‐ Ｅ／Ｐｏ（Ｖ／ｃｍ・Ｔｏｒ「. 々３０ を. 図１３ 探針電流２階微分特性. 図１４ 電離係数. ｉ １３ Ｓｅｃｏｎｄ ｄｅｒｉ Ｆｉｇ． ｖａｔ ｖｅ ｏｆ ｐｒｏｂｅ ｃｕｒｒｅｎｔｓ‐. ｆ ｉｃ ｉｅｎｔ ｉｏｎ ｃｏｅｆ Ｆｉｇ．１４ エｏｎｉｚａｔ ‐. ６． ま. と. め. （工） ア ドミ タ ンス 測 定値 ｇＭ は， プ ラ ズ マイ ン ピ ー ダンス ＺＰ が シ ー ス イ ン ピ ー ダ ン ス Ｚｓ ｈ に対 して 無 視 できない値を持つ場合， 空間電位付近における ＸＭ は Ｚｐ に 関す る 補 正 が必 要 と なる‐ ま た ＺＭ は， シ ー ス が 成長してＺｓ なが大なるに従っ て， 測定回路系に含まれる漂遊容量 Ｃｘによっ て歪みを受ける‐. （ロ） ア ドミ タ ンス 測 定値 ＫＭ の， ＺＰ お よ び Ｃｘ に関す る 補 正 式 を 求 める 一 方， ３６０Ｈｚの 微 小 な 低 周 波 信 号 を用 い て 測 定 した ア ドミ タ ンス 藍 Ｍ が， ＺＰ およ び Ｃｘ の 影響 を 受 けな い こ と を示 した‐. （ｍ） プラズマ中で発生する雑音および， ロックインアン プな どの測定回路による測定精度を検討して探針 電流直流分を測定し， それに基 づいてイオン電流およ びその傾きを計算し， ア ドミタンス測定値のイオン電 流補正を行っ た． （Ｗ） イオン電流補正を施したア ドミタンス測定値から求めた電子電流２階微分値は， イオン電流補正を行 わない場合に比べて， 高エネルギー部分における測定精度が向上した． このため電子エネルギー分布から計 算される電離係数も， Ｃｈａｎ ｉ ｎらの実測値に近づく結果を得た．. 参. 考. 文. 献. １ ｉ９９１） （ １ ） 斉藤， 西辻， 松浦， 坂口， ： 「ひずみのあるＬａｎｇｍｕｉ ｒ 探針特性からの 空間電位の推 定法」 電学論Ａ，１１ ，２ ，８０（. ９） （８.
(13) . ９０. 松浦. 勇 二 ・ 坂口. 威 ・ 東. 大. ２ ） 松浦， 坂口， 斉藤， 西辻 ： 「Ｌａｎｇｍｕｉ （ ｒ探針 回路系 にお ける プラ ズマ イ ン ピー ダンス と 電子エ ネ ル ギー 分 布 関 数測 定 に対. する影響」 電学論Ａ，１１２，４，２５９（ｉ９９２） （ ３ ） Ｍ．Ｊ‐ＤｒｕｙｖｅｓｔｅｙＩ １９ ３０） ｂｏｇｅｎ” Ｚ．Ｐｈｙｓ ｉｋ．６ ４ ８１（ ｔ １：”Ｄｅｒ Ｎｉ ｅｄｅ ｒｖｏｌ ，７. ） 松浦， 坂口， 山岸， 新田， 西辻： 「アドミタンスによるグロー放電陽光柱内の電子エネルギー分布関数の測定」 電学論Ａ， （ ４ ８（１９９ １ １ １３ ３） ， ， ｉ ｉｏｎ ｃｏｅｆｆ ｉ ｉｅｎｔｉ ｛ ５ ｌ ｉｕｍ“ ） Ｌ‐Ｍ‐Ｃｈａｎｉ ‐ ｒｓｔ Ｔｏｗｎｓｅｎｄ ｉｏｎｉ ｚａｔ ｃ ｎ ｈｅ ｎ ＆ Ｇ．Ｄ‐Ｒｏｒｋ：”Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆｔｈｅｆ. Ｐｈｙｓ ３ Ｏ０ ５（１ ９６ ４） ．Ｒｅｖ ． ，１３ ，４Ａ Ｉ ８ ３ ８３（１ ９８３） （ ６ ） 松田， 星山， 西辻， 坂口， 松浦 ： 「探針による捕 集電流のシミ ュ レー ショ ン」 放電研究会資料， ＥＤ－ －. ） 東， 松浦， 坂口， 新田， 西辻： 「アドミタンス法による電子エネルギー分布関数の測定 （ロ） （ ７ 」 放電・誘電・絶縁材料合同 １ ９３ ３（１ ９９３） 研究会資料 ＥＤ‐ ‐ ｌｅｃｔｏｒｓ Ｇａｓｅｏｕｓ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅｓ“ Ｐｈｙｓ ） Ｈ．Ｍ．Ｍｏｔ ９２６ ） 〔 ８ ｈ ａｎｄｌ．Ｌａｎｇｍｕｉｒ：”Ｔｈｅ Ｔｈｅｏｒｙ ｏｆＣｏｌ ｔ ｔ ‐Ｓｍｉ ． ．Ｒｅｖ ，２８ ，７２７（１. ９２３） （ ） １．Ｌａｎｇｍｕｉｒａｎｄ Ｋ‐Ｂ．Ｂ１ｏｄｇｅｔｔ：”ＣｕｒｒｅｎｔｓＬｉｍｉ ＩＣｙｌ ｉ ９ ｔ ｎｄｅｒｓ”Ｐｈｙｓ ｅｄｂｙＣａｒｇｅｂｅｔｗｅｅｎＣｏａｘｉａ ．Ｒｅｖ ． ，２２ ，３４７（１. 回 東， 松浦， 坂口， 畑中， 西辻： 「ア ドミタンス法による電子エネルギー分布の高エネルギー部の補正」 放電研究会資料， ＥＤ‐ ９３ ８ ５（１９ ９３） ‐ ＱＰ Ｇ．Ｒ．Ｂｒａｎｎｅ ｉ ｒ ｅｒ ＆ Ｇ．Ｍｅｄｉｕｓ：”Ａｕｔｏｍａｔｉｃｌｏｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅｆｏｒｔｈｅ Ｓｅｃｏｎｄ Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ ｏｆ Ｌａｎｇｍｕｉｒ Ｐｒｏｂｅ ，Ｅ．Ｍ．Ｆｒ Ｃｕｒｖｅｓ” Ｒｅｖ ３） ｉ ｔ ｒ ．Ｓｃ ．ｌｎｓ ． ，３４ ，２３１ ，（１９６. （ 切 斎藤， 高橋， 重野， 西辻， 松浦， 坂口： 「プラズマ中の振動の電子エネルギー分布測定における影響」 放電研究会資料， ＥＤ‐ ８８４６（１９８８） ５５頁， 岩波全書 ｛ １ ３ ｝ 森 口， 宇田川， 一松 ： 「数学公式工」 ×頁， １ ｛ １多. ｌ ｉｎｇ， Ｂｄｓ． ｌｄｓ“ Ｃｈａｐｔ ｉｃ Ｆｉｅ Ｄ・Ｂｏｈｍ： “ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔ ｉｃｓ ｏｆ Ｄｉ ｅｒ．３ Ａ．Ｇｕｔｈｒｉｅ ＆ Ｒ・Ｋ．Ｗａｋｅｒ ｓｃｈａｒｇｅｓ ｉｎ Ｍａｇｎｅｔ. ９４９） （ＭｃＧｒａｗ‐Ｈｉ ｌ ＩＢｏｏｋ Ｃｏｍｐａｎｙ，ｌｎｃ．， Ｎｅｗ Ｙｏｒｋｌ. ２ ０頁， 近代科学社 ０頁から１ ３ 鰯 八田： 「気体放電」 ，１ 鰯. ５ ５－５ ） 西辻， 小林， 畑 中 ： 「ヘリ ウム グロー 放電にお ける 陽光柱の電子輸送係 数につ いて」 電学論Ａ， １００ ， ２７７ 昭和 （. 回 松浦， 坂口， 鉾館， 斉藤， 西辻： 「ヘリウムグロー放電陽光柱の解析－電子エネルギ分布の測定値を用いた場合」 電学論 ４１（１９８８） Ａ，１０８ ，６ ，２. （９０）.
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