JPH05129093A - 空間電位誤差を補正するトリプルプローブ・プラズマ測定装置 - Google Patents
空間電位誤差を補正するトリプルプローブ・プラズマ測定装置Info
- Publication number
- JPH05129093A JPH05129093A JP3313572A JP31357291A JPH05129093A JP H05129093 A JPH05129093 A JP H05129093A JP 3313572 A JP3313572 A JP 3313572A JP 31357291 A JP31357291 A JP 31357291A JP H05129093 A JPH05129093 A JP H05129093A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- probe
- plasma
- circuit
- electric potential
- triple
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000523 sample Substances 0.000 title claims abstract description 71
- 238000007667 floating Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 12
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/0046—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof characterised by a specific application or detail not covered by any other subgroup of G01R19/00
- G01R19/0061—Measuring currents of particle-beams, currents from electron multipliers, photocurrents, ion currents; Measuring in plasmas
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/0006—Investigating plasma, e.g. measuring the degree of ionisation or the electron temperature
- H05H1/0081—Investigating plasma, e.g. measuring the degree of ionisation or the electron temperature by electric means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 自動的に浮動電位の補正ができるトリプルプ
ローブ・プラズマ測定装置を提供する。 【構成】 本発明は、トリプルプローブによりプラズマ
の電子温度および電子密度を測定する回路、各プローブ
の浮動電位差検出保持回路、差電圧加算回路、固定電圧
電源および切替えスイッチからなり、各プローブのその
位置における浮動電位の差を求め、これを固定電圧に重
畳させて浮動電位を自動的に補正する。 【効果】 プラズマの電子温度および電子密度の測定精
度が向上する。
ローブ・プラズマ測定装置を提供する。 【構成】 本発明は、トリプルプローブによりプラズマ
の電子温度および電子密度を測定する回路、各プローブ
の浮動電位差検出保持回路、差電圧加算回路、固定電圧
電源および切替えスイッチからなり、各プローブのその
位置における浮動電位の差を求め、これを固定電圧に重
畳させて浮動電位を自動的に補正する。 【効果】 プラズマの電子温度および電子密度の測定精
度が向上する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマの電子温度お
よび電子密度を正確に測定またはモニターすることを必
要とする各種プラズマ応用装置関連産業分野で使用され
るトリプルプローブ・プラズマ測定装置に関する。
よび電子密度を正確に測定またはモニターすることを必
要とする各種プラズマ応用装置関連産業分野で使用され
るトリプルプローブ・プラズマ測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】プラズマ技術の応用においては、プラズ
マ内の諸量特に電子温度と電子密度を外部から瞬間的に
診断する必要がある。その診断法として、いわゆるトリ
プルプローブ法はこれらを計器上に直ちに指示できるの
で最も有効な手段と考えられる。この方法は、プラズマ
内の等電位にあると思われるところに、等しい面積を持
った３本のプローブを近接しておき、これらに異なる電
圧を加えて診断を行うものである。
マ内の諸量特に電子温度と電子密度を外部から瞬間的に
診断する必要がある。その診断法として、いわゆるトリ
プルプローブ法はこれらを計器上に直ちに指示できるの
で最も有効な手段と考えられる。この方法は、プラズマ
内の等電位にあると思われるところに、等しい面積を持
った３本のプローブを近接しておき、これらに異なる電
圧を加えて診断を行うものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】トリプルプローブ法
は、プラズマが空間的に均一に分布していて、３本のプ
ローブの存在する位置の空間電位が等しいという仮定の
もとに成立しているが、実際には３本のプローブが置か
れた位置の空間電位が等しいということは殆ど稀であ
り、各プローブの間に僅かな電位差があるために、測定
値に誤差が含まれることを避けることができなかった。
本発明は、この各プローブの浮動電位を検出して空間電
位の差を自動的に補正し、これに基づく測定誤差を取り
除き、正確な測定を実現しようとするものである。
は、プラズマが空間的に均一に分布していて、３本のプ
ローブの存在する位置の空間電位が等しいという仮定の
もとに成立しているが、実際には３本のプローブが置か
れた位置の空間電位が等しいということは殆ど稀であ
り、各プローブの間に僅かな電位差があるために、測定
値に誤差が含まれることを避けることができなかった。
本発明は、この各プローブの浮動電位を検出して空間電
位の差を自動的に補正し、これに基づく測定誤差を取り
除き、正確な測定を実現しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の要旨とするところは、トリプルプローブに
よってプラズマの電子温度および電子密度を測定する測
定回路、各プローブの浮動電位差検出保持回路、差電圧
加算回路、固定電圧電源および切り替えスイッチで構成
され、各プローブのその位置における浮動電位の差を求
め、これを固定電圧に重畳させて自動的に浮動電位の補
正を可能とするトリプルプローブ・プラズマ測定装置で
ある。
めの本発明の要旨とするところは、トリプルプローブに
よってプラズマの電子温度および電子密度を測定する測
定回路、各プローブの浮動電位差検出保持回路、差電圧
加算回路、固定電圧電源および切り替えスイッチで構成
され、各プローブのその位置における浮動電位の差を求
め、これを固定電圧に重畳させて自動的に浮動電位の補
正を可能とするトリプルプローブ・プラズマ測定装置で
ある。
【０００５】
【作用】トリプルプローブ法では、図３のように等しい
面積を持つ３本のプローブＰ1 、Ｐ2 、Ｐ3 をプラズマ
内の空間電位Ｖｓの位置に接近して挿入して、同図のよ
うに電圧Ｖd2とＶd3を加え、電流Ｉ2 とＩ3 を読むと、
浮動電位Ｖｆを挟んで各プローブの電位は図４のように
なり、全ての電位は空間電位Ｖｓを基準として負の値に
なる。このときプローブＰ1 は浮動電位Ｖｆよりも正に
あるから電子電流Ｉｅ＝Ｉ1 を捕捉し、Ｐ2 とＰ3 は負
側にあるからイオン電流Ｉi ＝Ｉ2 ＋Ｉ3 を捕捉する。
このときプローブ系は電位的に浮いているから、Ｉ1 ＝
Ｉ2 ＋Ｉ3 となるように、浮動電位Ｖｆがずれる。図５
はこのプローブ電位の変化に対する電子およびイオン電
流の変化を示している。トリプルプローブ法について
は、例えば堤井信力著”プラズマ基礎工学”内田老鶴圃
出版、１６７乃至１８３頁に詳述してあるが、特に測定
原理については１６８乃至１７５頁に説明されており、
直視法を使えば電子温度Ｔｅと電子密度Ｎｅとを計器上
に直接指示させることができる。
面積を持つ３本のプローブＰ1 、Ｐ2 、Ｐ3 をプラズマ
内の空間電位Ｖｓの位置に接近して挿入して、同図のよ
うに電圧Ｖd2とＶd3を加え、電流Ｉ2 とＩ3 を読むと、
浮動電位Ｖｆを挟んで各プローブの電位は図４のように
なり、全ての電位は空間電位Ｖｓを基準として負の値に
なる。このときプローブＰ1 は浮動電位Ｖｆよりも正に
あるから電子電流Ｉｅ＝Ｉ1 を捕捉し、Ｐ2 とＰ3 は負
側にあるからイオン電流Ｉi ＝Ｉ2 ＋Ｉ3 を捕捉する。
このときプローブ系は電位的に浮いているから、Ｉ1 ＝
Ｉ2 ＋Ｉ3 となるように、浮動電位Ｖｆがずれる。図５
はこのプローブ電位の変化に対する電子およびイオン電
流の変化を示している。トリプルプローブ法について
は、例えば堤井信力著”プラズマ基礎工学”内田老鶴圃
出版、１６７乃至１８３頁に詳述してあるが、特に測定
原理については１６８乃至１７５頁に説明されており、
直視法を使えば電子温度Ｔｅと電子密度Ｎｅとを計器上
に直接指示させることができる。
【０００６】いま図６のごとく、プローブＰ2 の負荷に
入力インピーダンスの高い電圧計を接続して電位的に浮
動状態とすると、Ｉ2 は零になり、Ｉ1 ＝Ｉ3 となるの
で、プローブＰ2 の出力電圧Ｐd2の値から電子温度Ｔｅ
が求められ、低抵抗Ｒの端子電圧として測定する電流Ｉ
＝Ｉ1 ＝Ｉ3 の値とＴｅから電子密度Ｎｅが得られる。
従ってこれらの電圧をＴｅ測定回路およびＮｅ測定回路
で増幅して、その値を計器に直読目盛りで指示させるこ
とができる。
入力インピーダンスの高い電圧計を接続して電位的に浮
動状態とすると、Ｉ2 は零になり、Ｉ1 ＝Ｉ3 となるの
で、プローブＰ2 の出力電圧Ｐd2の値から電子温度Ｔｅ
が求められ、低抵抗Ｒの端子電圧として測定する電流Ｉ
＝Ｉ1 ＝Ｉ3 の値とＴｅから電子密度Ｎｅが得られる。
従ってこれらの電圧をＴｅ測定回路およびＮｅ測定回路
で増幅して、その値を計器に直読目盛りで指示させるこ
とができる。
【０００７】以上の図６の動作原理は、図１の回路で具
体化しているが、プローブＰ2 の負荷インピーダンスを
低くして、浮遊容量の悪影響を避ければ、応答速度を改
善することができる。この場合には、各プローブＰ1 、
Ｐ2 およびＰ3 の電流Ｉ1 、Ｉ2 、Ｉ3 の抵抗内の電圧
降下を測定回路に導き、上記文献の１７０頁３．４６式
および３．４７式を変形すると次ぎのようになる。 （Ｉ1 ＋Ｉ2 ）／（Ｉ1 ＋Ｉ3 ）＝ 〔１−exp （−ｅＶd2／ｋＴｅ）〕／〔１−exp （−ｅＶd3／ｋＴｅ）〕 Ｉｉ＝〔Ｉ3 −Ｉ2 exp （−ｅΔＶd ／ｋＴｅ）〕／ 〔１−exp （−ｅΔＶd ／ｋＴｅ）〕 図４にしめすように、Ｖd2＝Ｖ2 −Ｖ1 、Ｖd3＝Ｖ3 −
Ｖ1 、ΔＶd ＝Ｖd3−Ｖd2であって、Ｉｉはイオン飽和
電流である。従って、例えばＶd2＝２ボルト、Ｖd3＝１
０ボルトといった固定電圧をプローブに印加すれば、Ｉ
1 、Ｉ2 およびＩ3 の瞬時値を測定することによって、
電子温度Ｔｅが判り、またイオン飽和電流Ｉｉから電子
密度Ｎｅが求められる。このイオン飽和電流Ｉｉと電子
密度Ｎｅの関係は、上記文献の２７頁の（１．５２）式
に示されている。諸式中ｅは電子の電荷、ｋはボルツマ
ンの定数である。
体化しているが、プローブＰ2 の負荷インピーダンスを
低くして、浮遊容量の悪影響を避ければ、応答速度を改
善することができる。この場合には、各プローブＰ1 、
Ｐ2 およびＰ3 の電流Ｉ1 、Ｉ2 、Ｉ3 の抵抗内の電圧
降下を測定回路に導き、上記文献の１７０頁３．４６式
および３．４７式を変形すると次ぎのようになる。 （Ｉ1 ＋Ｉ2 ）／（Ｉ1 ＋Ｉ3 ）＝ 〔１−exp （−ｅＶd2／ｋＴｅ）〕／〔１−exp （−ｅＶd3／ｋＴｅ）〕 Ｉｉ＝〔Ｉ3 −Ｉ2 exp （−ｅΔＶd ／ｋＴｅ）〕／ 〔１−exp （−ｅΔＶd ／ｋＴｅ）〕 図４にしめすように、Ｖd2＝Ｖ2 −Ｖ1 、Ｖd3＝Ｖ3 −
Ｖ1 、ΔＶd ＝Ｖd3−Ｖd2であって、Ｉｉはイオン飽和
電流である。従って、例えばＶd2＝２ボルト、Ｖd3＝１
０ボルトといった固定電圧をプローブに印加すれば、Ｉ
1 、Ｉ2 およびＩ3 の瞬時値を測定することによって、
電子温度Ｔｅが判り、またイオン飽和電流Ｉｉから電子
密度Ｎｅが求められる。このイオン飽和電流Ｉｉと電子
密度Ｎｅの関係は、上記文献の２７頁の（１．５２）式
に示されている。諸式中ｅは電子の電荷、ｋはボルツマ
ンの定数である。
【０００８】上記のトリプルプローブ法では、３本のプ
ローブが均一なプラズマ内に接近して配置されていて、
その空間電位が等しいとして計算しているが、その値が
ずれていれば測定誤差になってしまう。本発明では、こ
の電位差を補正して測定する。
ローブが均一なプラズマ内に接近して配置されていて、
その空間電位が等しいとして計算しているが、その値が
ずれていれば測定誤差になってしまう。本発明では、こ
の電位差を補正して測定する。
【０００９】すなわち本発明では、図７のごとく、まず
３本のプローブの負荷を開放して、基本とするプローブ
Ｐ1 とＰ2 との電位差ｄＶd2およびＰ1 とＰ3 との電位
差ｄＶd3を測定して、これらを記憶しておき、次ぎにプ
ラズマ諸量を測定したとき、夫々相当する測定値から差
し引いた補正電圧を各測定回路に加えて電子温度と電子
密度を求める。この様にすれば、各プローブの空間電位
の差を補正することができる。
３本のプローブの負荷を開放して、基本とするプローブ
Ｐ1 とＰ2 との電位差ｄＶd2およびＰ1 とＰ3 との電位
差ｄＶd3を測定して、これらを記憶しておき、次ぎにプ
ラズマ諸量を測定したとき、夫々相当する測定値から差
し引いた補正電圧を各測定回路に加えて電子温度と電子
密度を求める。この様にすれば、各プローブの空間電位
の差を補正することができる。
【００１０】本発明では、図１のごとく、１個の固定定
電圧電源を使用して、３本のプローブと測定回路１０３
の間に切り替えスイッチ５と浮動電位差検出の保持回路
１０１および差電圧の加算回路１０２を設け、先ずスイ
ッチによって各プローブの負荷を開放状態として保持回
路１０１での各プローブの空間電位の差ｄＶd2とｄＶd3
を求め、この値を記憶しておく。次ぎにスイッチを切り
替えて、加算回路１０２で固定電圧電源Ｖd3にはプロー
ブＰ3 の補正電圧ｄＶd3を加えてＰ3 に印加し、プロー
ブＰ2 の出力電圧には補正電圧ｄＶd2を加えて測定回路
１０３での電子温度Ｔｅと電子密度Ｎｅを計器に出力さ
せる。また図２の回路では、２個の固定定電圧電源を使
用しているが、図１と同様に開放状態の各プローブの空
間電位の差ｄＶd2とｄＶd3を求め、この値を記憶してお
き、次ぎにスイッチ５を切り替えて、加算回路２０２で
固定電圧電源Ｖd3にはプローブＰ3 の補正電圧ｄＶd3を
加えてＰ3 に印加し、また固定電圧電源Ｖd2にはプロー
ブＰ2 の補正電圧ｄＶ2 を加えてＰ2 に印加して測定
し、各プローブに流れる電流の低抵抗器両端の電圧降下
を測定回路１０３に導いて電子温度Ｔｅと電子密度Ｎｅ
を計器に出力させる。
電圧電源を使用して、３本のプローブと測定回路１０３
の間に切り替えスイッチ５と浮動電位差検出の保持回路
１０１および差電圧の加算回路１０２を設け、先ずスイ
ッチによって各プローブの負荷を開放状態として保持回
路１０１での各プローブの空間電位の差ｄＶd2とｄＶd3
を求め、この値を記憶しておく。次ぎにスイッチを切り
替えて、加算回路１０２で固定電圧電源Ｖd3にはプロー
ブＰ3 の補正電圧ｄＶd3を加えてＰ3 に印加し、プロー
ブＰ2 の出力電圧には補正電圧ｄＶd2を加えて測定回路
１０３での電子温度Ｔｅと電子密度Ｎｅを計器に出力さ
せる。また図２の回路では、２個の固定定電圧電源を使
用しているが、図１と同様に開放状態の各プローブの空
間電位の差ｄＶd2とｄＶd3を求め、この値を記憶してお
き、次ぎにスイッチ５を切り替えて、加算回路２０２で
固定電圧電源Ｖd3にはプローブＰ3 の補正電圧ｄＶd3を
加えてＰ3 に印加し、また固定電圧電源Ｖd2にはプロー
ブＰ2 の補正電圧ｄＶ2 を加えてＰ2 に印加して測定
し、各プローブに流れる電流の低抵抗器両端の電圧降下
を測定回路１０３に導いて電子温度Ｔｅと電子密度Ｎｅ
を計器に出力させる。
【００１１】
【実施例】図１は１個の固定定電圧電源を使用する本発
明の一実施例を示す系統図である。金属製プラズマ・チ
ェンバー１内には試料ガスが流し込まれ、マイクロ波電
力が導入口４から供給されて、プラズマ２がチェンバー
１内に充満している。このプラズマ２内に近接した３個
のプローブ３（Ｐ1 、Ｐ2、Ｐ3 ）が挿入されていて、
その出力は切り替えスイッチ５によって先ずａ側の空間
電位差検出保持回路１０１に接続される。空間電位差検
出保持回路１０１は３個の高入力インピーダンス結合増
幅器１１ａ、１１ｂ、１１ｃでそのプラズマ状態での各
プローブの解放状態の電位の値を取り出し、電位差保持
回路１２ａ、１２ｂでプローブＰ2 とＰ1 の電位の差ｄ
Ｖd2およびＰ3 とＰ1 の電位の差ｄＶd3を取り出し、そ
の電圧を保持している。
明の一実施例を示す系統図である。金属製プラズマ・チ
ェンバー１内には試料ガスが流し込まれ、マイクロ波電
力が導入口４から供給されて、プラズマ２がチェンバー
１内に充満している。このプラズマ２内に近接した３個
のプローブ３（Ｐ1 、Ｐ2、Ｐ3 ）が挿入されていて、
その出力は切り替えスイッチ５によって先ずａ側の空間
電位差検出保持回路１０１に接続される。空間電位差検
出保持回路１０１は３個の高入力インピーダンス結合増
幅器１１ａ、１１ｂ、１１ｃでそのプラズマ状態での各
プローブの解放状態の電位の値を取り出し、電位差保持
回路１２ａ、１２ｂでプローブＰ2 とＰ1 の電位の差ｄ
Ｖd2およびＰ3 とＰ1 の電位の差ｄＶd3を取り出し、そ
の電圧を保持している。
【００１２】次ぎにスイッチ５がｂ側の差電圧加算回路
（２）に切り替えられると、プローブ出力は差電圧加算
回路１０２を経由して、測定回路１０３に達する。加算
回路１０２は１個の高入力インピーダンス結合増幅器１
１ｄと２個の加算増幅器１３ａと１３ｂで構成されてい
て、測定回路１０３は電子温度測定回路６とその指示計
器７および電子密度測定回路８とその指示計器９並びに
固定電圧電源１０が集められている。この固定電圧電源
Ｖd3は普通１０ボルトとされ、加算増幅器１３ａでプロ
ーブＰ3 の電位差電圧ｄＶd3が加算され補正される。ま
た、プローブＰ2 の測定電位は高入力インピーダンス結
合増幅器１１ｄで低インピーダンス電圧に変化し、加算
増幅器１３ｂでプローブＰ2 の電位差電圧ｄＶd2が加算
され補正されて電子温度測定回路６に加えられその出力
が指示計器７に指示される。低抵抗器、１４は１オーム
程度で、図６のＩ＝Ｉ1 ＝Ｉ3 がこれに流れ、この電圧
降下と電子温度Ｔｅの測定値が電子密度Ｎｅ測定回路８
に印加されて、指示計器９に電子密度Ｎｅが示される。
（２）に切り替えられると、プローブ出力は差電圧加算
回路１０２を経由して、測定回路１０３に達する。加算
回路１０２は１個の高入力インピーダンス結合増幅器１
１ｄと２個の加算増幅器１３ａと１３ｂで構成されてい
て、測定回路１０３は電子温度測定回路６とその指示計
器７および電子密度測定回路８とその指示計器９並びに
固定電圧電源１０が集められている。この固定電圧電源
Ｖd3は普通１０ボルトとされ、加算増幅器１３ａでプロ
ーブＰ3 の電位差電圧ｄＶd3が加算され補正される。ま
た、プローブＰ2 の測定電位は高入力インピーダンス結
合増幅器１１ｄで低インピーダンス電圧に変化し、加算
増幅器１３ｂでプローブＰ2 の電位差電圧ｄＶd2が加算
され補正されて電子温度測定回路６に加えられその出力
が指示計器７に指示される。低抵抗器、１４は１オーム
程度で、図６のＩ＝Ｉ1 ＝Ｉ3 がこれに流れ、この電圧
降下と電子温度Ｔｅの測定値が電子密度Ｎｅ測定回路８
に印加されて、指示計器９に電子密度Ｎｅが示される。
【００１３】図２は本発明の他の実施例を示す回路系統
図であり、先ずスイッチ５１がａ側に倒れ、図１と同様
にプローブＰ2 とＰ1 の電位の差ｄＶd2と、Ｐ3 とＰ1
の電位の差ｄＶd 3 が電位差保持回路１２ａ、１２ｂの
出力として得られる。この場合には、測定回路２０３内
には固定電圧電源１０と２ボルトの固定電圧電源１５が
設けられている。そしてスイッチ５１がｂ側に倒れる
と、加算回路２０２内の加算増幅器１３ａによって、補
正電圧ｄＶd3が定電圧Ｖd3に加算されてプローブＰ3 に
加えられ、また補正電圧ｄＶd2が加算増幅器１３ｂによ
って定電圧Ｖd2に加算されてプローブＰ2 に加えられ、
これらの補正された電圧の印加によって、補正された各
プローブ電流Ｉ1 、Ｉ2 およびＩ3 が低抵抗器１４中に
流れ、それらの電圧降下が測定回路１６に導かれて、電
子温度Ｔｅの計算値が指示計器７に示され、また電子密
度Ｎｅの計算値が指示計器９に示される。この図１と図
２の回路を比較すると、後者の方が回路が少し複雑にな
るが、プローブの負荷が低いから、応答速度が かに早
くなる長所がある。
図であり、先ずスイッチ５１がａ側に倒れ、図１と同様
にプローブＰ2 とＰ1 の電位の差ｄＶd2と、Ｐ3 とＰ1
の電位の差ｄＶd 3 が電位差保持回路１２ａ、１２ｂの
出力として得られる。この場合には、測定回路２０３内
には固定電圧電源１０と２ボルトの固定電圧電源１５が
設けられている。そしてスイッチ５１がｂ側に倒れる
と、加算回路２０２内の加算増幅器１３ａによって、補
正電圧ｄＶd3が定電圧Ｖd3に加算されてプローブＰ3 に
加えられ、また補正電圧ｄＶd2が加算増幅器１３ｂによ
って定電圧Ｖd2に加算されてプローブＰ2 に加えられ、
これらの補正された電圧の印加によって、補正された各
プローブ電流Ｉ1 、Ｉ2 およびＩ3 が低抵抗器１４中に
流れ、それらの電圧降下が測定回路１６に導かれて、電
子温度Ｔｅの計算値が指示計器７に示され、また電子密
度Ｎｅの計算値が指示計器９に示される。この図１と図
２の回路を比較すると、後者の方が回路が少し複雑にな
るが、プローブの負荷が低いから、応答速度が かに早
くなる長所がある。
【００１４】
【発明の効果】本発明の空間電位誤差を補正したトリプ
ルプローブ・プラズマ測定装置で０．０８ＴｏｒｒのＡ
ｒガスに、２．４５ＧＨｚ１００ワットのマイクロ波電
力を印加し、プラズマを発生させて、測定を行ったとこ
ろ、電子温度Ｔｅが２．１ｅＶで、電子密度Ｎｅは１．
６×１０10ｃｍ-3であった。これらの値は、シングルプ
ローブ法と比較したところ、１０％の範囲内の誤差で収
まっていた。この補正回路のない普通のトリプルプロー
ブ法で同一条件の測定を実施したところ、電子温度Ｔｅ
が２．７ｅＶ、電子密度Ｎｅは２．３×１０10ｃｍ-3と
なって、誤差が大きく、本発明の空間電位誤差を補正し
たトリプルプローブ・プラズマ測定装置では、補正効果
が有効に働くことが判った。
ルプローブ・プラズマ測定装置で０．０８ＴｏｒｒのＡ
ｒガスに、２．４５ＧＨｚ１００ワットのマイクロ波電
力を印加し、プラズマを発生させて、測定を行ったとこ
ろ、電子温度Ｔｅが２．１ｅＶで、電子密度Ｎｅは１．
６×１０10ｃｍ-3であった。これらの値は、シングルプ
ローブ法と比較したところ、１０％の範囲内の誤差で収
まっていた。この補正回路のない普通のトリプルプロー
ブ法で同一条件の測定を実施したところ、電子温度Ｔｅ
が２．７ｅＶ、電子密度Ｎｅは２．３×１０10ｃｍ-3と
なって、誤差が大きく、本発明の空間電位誤差を補正し
たトリプルプローブ・プラズマ測定装置では、補正効果
が有効に働くことが判った。
【図１】本発明の一実施例の系統図。
【図２】特に応答速度を速くした本発明の一実施例の系
統図。
統図。
【図３】３本のプローブに印加する電圧と電流の関係の
説明図。
説明図。
【図４】基準電位Ｖｓに対する各プローブの電位の説明
図。
図。
【図５】プローブ電位と電子電流Ｉｅおよびイオン電流
Ｉｉの関係を示すグラフ。
Ｉｉの関係を示すグラフ。
【図６】トリプルプローブ法の原理説明図。
【図７】プローブ負荷を開放したときのプローブ間の電
位差の説明図。
位差の説明図。
１ 金属製プラズマ・チェンバー ２ プラズマ ３ プローブ ４ マイクロ波電力導入口 ５ 切り替えスイッチ ６ 電子温度測定回路 ７ 電子温度指示計 ８ 電子密度測定回路 ９ 電子密度指示計 １０ 固定電圧電源Ｖd3 １１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ 高入力インピーダン
ス結合増幅器 １２ａ、１２ｂ 差電圧検出保持回路 １３ａ、１３ｂ 加算増幅器 １４ 低抵抗器 １５ 固定電圧電源Ｖd2 １６ 測定回路 １０１、２０１ 浮動電位差検出保持回路 １０２、２０２ 差電圧加算回路 １０３、２０３ 測定回路
ス結合増幅器 １２ａ、１２ｂ 差電圧検出保持回路 １３ａ、１３ｂ 加算増幅器 １４ 低抵抗器 １５ 固定電圧電源Ｖd2 １６ 測定回路 １０１、２０１ 浮動電位差検出保持回路 １０２、２０２ 差電圧加算回路 １０３、２０３ 測定回路
Claims (1)
- 【請求項１】 トリプルプローブによってプラズマの電
子温度および電子密度を測定する測定回路、各プローブ
の浮動電位差検出保持回路、差電圧加算回路、固定電圧
電源および切り替えスイッチで構成され、各プローブの
その位置における浮動電位の差を求め、これを固定電圧
に重畳させて自動的に浮動電位の補正を可能とするトリ
プルプローブ・プラズマ測定装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3313572A JPH0719670B2 (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | 空間電位誤差を補正するトリプルプローブ・プラズマ測定装置 |
| US07/967,014 US5448173A (en) | 1991-10-31 | 1992-10-27 | Triple-probe plasma measuring apparatus for correcting space potential errors |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3313572A JPH0719670B2 (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | 空間電位誤差を補正するトリプルプローブ・プラズマ測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05129093A true JPH05129093A (ja) | 1993-05-25 |
| JPH0719670B2 JPH0719670B2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=18042929
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3313572A Expired - Fee Related JPH0719670B2 (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | 空間電位誤差を補正するトリプルプローブ・プラズマ測定装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5448173A (ja) |
| JP (1) | JPH0719670B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000024235A1 (fr) * | 1998-10-20 | 2000-04-27 | Tokyo Electron Limited | Procede permettant de mesurer les ions negatifs dans un plasma, et procede et dispositif permettant de traiter un plasma |
| KR100317135B1 (ko) * | 1998-10-14 | 2002-03-21 | 윤덕용 | 플라즈마의전자온도측정기 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6034781A (en) * | 1998-05-26 | 2000-03-07 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Electro-optical plasma probe |
| KR100712325B1 (ko) * | 1999-07-20 | 2007-05-02 | 동경 엘렉트론 주식회사 | 마이크로파 발진기 주파수의 플라즈마 유도변화를 이용한전자밀도 측정 및 제어시스템 |
| TW578448B (en) * | 2000-02-15 | 2004-03-01 | Tokyo Electron Ltd | Active control of electron temperature in an electrostatically shielded radio frequency plasma source |
| US7218493B2 (en) * | 2001-12-28 | 2007-05-15 | Abb Technology Ag | Circuit breakers with integrated current and/or voltage sensors |
| US6867604B2 (en) | 2002-06-28 | 2005-03-15 | International Business Machines Corporation | Apparatus for accurately measuring battery voltage |
| US7605595B2 (en) * | 2006-09-29 | 2009-10-20 | General Electric Company | System for clearance measurement and method of operating the same |
| US9535100B2 (en) | 2012-05-14 | 2017-01-03 | Bwxt Nuclear Operations Group, Inc. | Beam imaging sensor and method for using same |
| US9383460B2 (en) | 2012-05-14 | 2016-07-05 | Bwxt Nuclear Operations Group, Inc. | Beam imaging sensor |
| US9766269B2 (en) | 2012-12-29 | 2017-09-19 | Power Probe TEK, LLC | Conductive test probe |
| GB201300799D0 (en) | 2013-01-16 | 2013-02-27 | Uni I Olso | Langmuir Probe |
| CN113438788B (zh) * | 2021-07-07 | 2022-08-30 | 核工业西南物理研究院 | 一种多台阶静电探针 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2211124A (en) * | 1939-03-11 | 1940-08-13 | Jakosky John Jay | Method for continuously exploring boreholes |
| US3867687A (en) * | 1971-03-01 | 1975-02-18 | Honeywell Inc | Servo gain control of liquid conductivity meter |
| US3731187A (en) * | 1971-10-06 | 1973-05-01 | Universal Oil Co | Temperature compensated fouling measuring method and apparatus |
| JPS54135574A (en) * | 1978-03-23 | 1979-10-20 | Japan Synthetic Rubber Co Ltd | Probe for measuring characteristics of plasma* and method and device employing said probe |
| US4435681A (en) * | 1981-09-28 | 1984-03-06 | Senichi Masuda | Bipolar ionic current probe unit and method for measuring positive and negative current densities by means of the same probe unit |
| US4823087A (en) * | 1987-01-16 | 1989-04-18 | Hideo Sugimori | Salimeter |
| US5198774A (en) * | 1987-12-17 | 1993-03-30 | Williams Ii William J | Gas monitoring apparatus |
| US5031125A (en) * | 1989-04-06 | 1991-07-09 | Rikagaku Kenkyusho | Apparatus for measuring electron temperature |
-
1991
- 1991-10-31 JP JP3313572A patent/JPH0719670B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-10-27 US US07/967,014 patent/US5448173A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100317135B1 (ko) * | 1998-10-14 | 2002-03-21 | 윤덕용 | 플라즈마의전자온도측정기 |
| WO2000024235A1 (fr) * | 1998-10-20 | 2000-04-27 | Tokyo Electron Limited | Procede permettant de mesurer les ions negatifs dans un plasma, et procede et dispositif permettant de traiter un plasma |
| US6452400B1 (en) | 1998-10-20 | 2002-09-17 | Tokyo Electron Limited | Method of measuring negative ion density of plasma and plasma processing method and apparatus for carrying out the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5448173A (en) | 1995-09-05 |
| JPH0719670B2 (ja) | 1995-03-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5543717A (en) | Integrable conductivity measuring device | |
| JPH05129093A (ja) | 空間電位誤差を補正するトリプルプローブ・プラズマ測定装置 | |
| CN116125135A (zh) | 温度自补偿隧穿磁阻电流传感器、电流测量方法及设备 | |
| US20070103174A1 (en) | Direct current test apparatus | |
| KR0125595B1 (ko) | 전력승산회로 | |
| US2659862A (en) | Apparatus for electrical measurement of thickness using current ratios | |
| US6803776B2 (en) | Current-comparator-based four-terminal resistance bridge for power frequencies | |
| US5543706A (en) | Circuit and method for measuring current in a circuit | |
| US3056082A (en) | Electrical measuring instruments | |
| US4038616A (en) | Vacuum tube gas test apparatus | |
| JPH05299194A (ja) | ２電流法プローブによるプラズマ診断装置 | |
| US7550981B2 (en) | Circuit and method for determining potentiometer wiper resistance | |
| US3204179A (en) | Test circuit for determining impedance and related characteristics of an electrical element including transistor means operated with zero collector-to-base voltage | |
| KR0140949B1 (ko) | 반도체 장치 및 반도체기판에 형성된 더미 바이폴라 트랜지스터의 전류 증폭율 측정용 장치 | |
| JP3143036B2 (ja) | 抵抗率測定回路 | |
| JPS61105470A (ja) | 絶縁抵抗判定制御方式 | |
| JPH05196678A (ja) | 電気回路試験装置 | |
| SU712775A1 (ru) | Автоматический измеритель составл ющих комплексного сопротивлени | |
| JPS61112969A (ja) | 電流測定回路 | |
| Svarny et al. | Low Power Measurement of Low Resistances by Simple Lock-In Amplifier | |
| JPS58137774A (ja) | ホ−ル効果装置 | |
| JPH08320346A (ja) | 電気量測定装置 | |
| JP2509631Y2 (ja) | 多チャネル抵坑測定装置 | |
| SU1628011A1 (ru) | Устройство дл измерени удельного сопротивлени полупроводниковых материалов | |
| CN118914666A (zh) | 电阻检测电路、方法及电阻检测仪 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19950822 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080306 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090306 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090306 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100306 Year of fee payment: 15 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110306 Year of fee payment: 16 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |