JPH09161992A - マイクロ波共振検針器およびこれを利用したダイナミックプラズマの密度測定方法 - Google Patents

マイクロ波共振検針器およびこれを利用したダイナミックプラズマの密度測定方法

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JPH09161992A
JPH09161992A JP8235402A JP23540296A JPH09161992A JP H09161992 A JPH09161992 A JP H09161992A JP 8235402 A JP8235402 A JP 8235402A JP 23540296 A JP23540296 A JP 23540296A JP H09161992 A JPH09161992 A JP H09161992A
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plasma
resonance
transmission line
frequency
measuring
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JP8235402A
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Kim Jonde
キム ジョンデ
Son Yuunho
ソン ユーンホ
Choo Kyoniku
チョー キョンイク
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Electronics and Telecommunications Research Institute ETRI
Original Assignee
Electronics and Telecommunications Research Institute ETRI
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Publication date
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/71—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light thermally excited
    • G01N21/73—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light thermally excited using plasma burners or torches

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Abstract

(57)【要約】 【課題】高い空間分解能で低いプラズマの密度及び局部
的なプラズマ密度を測定することができるマイクロ波共
振検針器を提供する。 【解決手段】１／４波長平行伝送路１０と、伝送路１０
と隣接した所に位置して同軸ケーブル１３に連結され伝
送路１０を振動させる第１磁気ループ１３と、伝送路１
０を通じて転達された信号を外部の出力装置に出力する
第２磁気ループ１３と、同軸ケーブル１３を囲むパイレ
ックス管１４とを備えたマイクロ波共振検針器であっ
て、伝送路１０に所定の周波数を印加し、該周波数との
共振の発生を検出することで、電子素子から発生したプ
ラズマにおける共振の発生時間及び維持時間を測定する
と共に、これらの測定を印加する周波数を変える毎に繰
り返すことで、与えられた位置でのプラズマ密度の時間
変化を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非常に小さい電子
素子又はプラズマ発生器から発生する比較的低いダイナ
ミックスプラズマの密度又は局部的な密度を測定するた
めのマイクロ波共振検針器（プローブ）、及びこれを利
用したダイナミックスプラズマの密度測定方法に関する
ことである。
【０００２】
【従来の技術】いままで提案されたプラズマ密度測定方
法はマイクロ波干渉計（microwave interformetere）、
誘導電流回転（Faraday rotation）測定方法そして共振
空洞転移（resonance cavity shift）方法等があるが、
これらが大部分が空間的に平均化された密度（spatiall
y averaged denisities）値を測定するに適当な方法で
ある。
【０００３】上記の様に正常状態（steady state）から
のプラズマ密度を測定する方法には従来からの多様の方
法が有ったが、動的状態（dynamical state）なるプラ
ズマの密度を測定する方法はなかった。
【０００４】正常状態のプラズマ密度を測定する方法の
代表的なのがラングミュア（Langmuir)検針器を利用す
る方法である。
【０００５】これは検針器をプラズマ内に設置して、上
記検針器に引加された電圧を可変しながら電流を測定す
るためにプラズマの温度と密度を同時に測定できる方法
である。
【０００６】このようなラングミュア（langmuir）検針
器方法を空間的に平均化されたプラズマの密度を測定す
るために多く使用されることで、プラズマ密度が１０10
＜ｎ＜１０12ｃｍ~3あいだの範囲を測定するのに使用す
る。
【０００７】だがこのようなラングミュア検針器方法は
広い幅のウィッスラー（ｗｈｉｓｔｌｅｒ）波形のため
局部的な加熱（Local heating）と温度の非対称性が誘
引され、測定誤差が大きくなり、測定が非常に難しくな
る場合がある。
【０００８】又、上記ラングミュア検針器を利用して測
定を遂行するとき、プラズマの密度は粒子フラックス
（particle flux）から得ることができるために大部分
の不確実性はプラズマシース（sheath）内の未知の小粒
子のダイナミックス（dynamics）から起因し、併せて測
定を遂行するときいくたびの過程のために測定結果を正
確に解釈するので非常に難しい。
【０００９】従来技術の科学的な測定方法と共振コーン
（cone）測定方法はプラズマから発光された電気磁気的
な発散を測定することでプラズマの密度を計算すること
ができる。
【００１０】ここで、共振コーン測定方法は弱く磁気化
された（weakly magnetized）プラズマには利用される
ことができない。
【００１１】又、electron plasma-wave dispersion測
定方法は非常に高い周波数（１〜１０ＧＨｚ）から適用
されるものであり、その利用は非常に難しい。
【００１２】さらに、非常に小さい電子素子とプラズマ
発生器から発生するプラズマの密度を従来の測定方法を
利用して測定するとき、これに基づいた上記問題点等は
ひどく小さい電子素子からプラズマが発生する場合には
局部的な密度測定（Local density measurement）方法
を利用しなければならない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】だが、従来の検針器を
局部的に発生されたプラズマ内に位置するとき、その検
針器の面積に因るシース（sheath）効果のために正確な
測定が不可能であった。
【００１４】その例として、丈概１０12ｃｍ~3程度の密
度を測定するためにはラングミュア検針器の幅は０．５
ｍｍ以上、長さは約３〜４ｍｍ程度が要求される。
【００１５】それで、今までは非常に小さい電子素子が
プラズマ発生器から発生されるプラズマの密度を時間的
に又は空間的に測定できる測定方法はない。
【００１６】本発明は、非常に小さいプラズマ発生器の
性能又その発生されたプラズマの密度を、時間的に或い
は空間的にもっと見やすくそして正確にその値を測定し
て、発生されたプラズマの資料分析と応用に利用するた
めのマイクロ波共振検針器、及びこれを利用したダイナ
ミックスプラズマの密度測定方法を提供するのがその目
的である。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、１／４波長平行伝送路と、上記１／４波長
平行伝送路と隣接した所に位置して第１同軸ケーブルに
連結し、外部の周波数発生器の出力を受けて、上記１／
４波長平行伝送路を振動させる第１磁気ループと、上記
１／４波長平行伝送路と隣接した所に位置して第２同軸
ケーブルに連結し、上記１／４波長平行伝送路を通じて
転達された信号を外部の出力装置へ出力する第２磁気ル
ープと、上記１／４波長平行伝送路を、上記第１磁気ル
ープと上記第２磁気ループとの間に位置しかつ電気的に
フローティングするように、上記両同軸ケーブルに装着
させる結合手段とを備えて構成されて、真空密封される
を特徴とする。
【００１８】又は、上記マイクロ波共振検針器とプラズ
マを発生することが可能な電子素子を１０~5Ｔｏｒｒ以
下に維持する真空チャンバ内に固定し、上記電子素子か
らプラズマを発生させるための、駆動回路をさらに設け
る構成としても良い。
【００１９】また、本発明のダイナミックスプラズマ密
度を測定する方法は製作されたマイクロ波共振検針器を
備える測定システムを利用して、１／４波長平行伝送路
の共振周波数が、真空中からの共振周波数に従って増加
させる現象を利用したのである。
【００２０】その方法は、先に真空又プラズマ状態でマ
イクロ波共振検針器に周波数を可変しながら真空中での
共振周波数を測定する段階と、その測定された共振周波
数の変化に相応して電子素子から発生したプラズマの共
振時間又維持時間を測定する段階と、上記測定された共
振周波数を利用してプラズマの周波数を計算する段階
と、この測定されたプラズマの周波数は上記測定された
プラズマの共振時間又維持時間を利用して与えた位置か
らプラズマ密度を測定する段階とを包含することに特徴
がある。
【００２１】上記測定されたプラズマ密度の値等はカー
ブフィッティング（curve fitting）方法を利用して外
挿（extraplotating）することによって与えた位置から
電子素子から発生したプラズマ密度を正確に決定するこ
とができる。
【００２２】上記プラズマ維持時間は始めの共振時間と
次の共振時間とのあいだの時間である。
【００２３】即ち、本発明に依った測定方法を利用して
時間的に変わるプラズマ密度を測定することができる。
【００２４】このように本発明は今後非常に小さいプラ
ズマ発生器の性能、及び発生されたプラズマの分析と応
用に容易なことである。
【００２５】また、上記目的は、真空中に発生するダイ
ナミックプラズマのプラズマ密度を測定するマイクロ波
共振検針器であって、真空領域内に配置される、伝送
路、外部の信号発生器の出力を受けて上記伝送路を振動
させるための第１磁気ループ、上記伝送路で受信された
信号を検出するための第２磁気ループ、及び上記伝送路
を真空中で電気的にフローティングするように支持する
結合手段と、前記真空領域内に位置する、上記第１及び
第２磁気ループの各々への信号入出力部を、当該領域内
で発生するプラズマから略遮蔽するための絶縁体で構成
された遮蔽部材とを備えることを特徴とするマイクロ波
共振検針器、およびこれを備えた測定システムによって
達成される。
【００２６】また、上記目的は、前記マイクロ波共振検
針器に所定の周波数の信号を供給し、その信号との共振
状態を測定する第１段階と、前記第１段階での測定結果
から、プラズマが発生してから最初の共振が起こるまで
の時間（共振時間）と、当該最初の共振から次の共振が
起こるまでの時間（維持時間）を検出する第２段階と、
前記第１段階で測定された共振に対応するプラズマ周波
数を計算する第３段階と、前記第１段階〜第３段階まで
の処理を、予め定めた複数の周波数について行なわせる
第４段階と、前記測定が行なわれた各周波数毎に得られ
る、前記プラズマ周波数と前記共振時間及び維持時間と
を利用して、当該マイクロ波共振検針器が配置された位
置でのプラズマ密度の時間変化を取得する第５段階とか
ら成ることを特徴とするマイクロ波共振検針器を利用し
たダイナミックスプラズマの密度測定方法により達成さ
れる。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
された図面に基づいて詳細に説明する。
【００２８】図１に引加されたマイクロ波共振周波数を
真空とプラズマ内から測定してプラズマ密度を算出でき
るように設計、製作された、本発明によるマイクロ波共
振検針器（以下検針器と略称する）の構造の一例を示す
図である。
【００２９】図１から、参照番号１０は純度が非常に高
く直径が０．０５ｍｍの銀（silver）ワイヤを利用して
作った１／４波長平行伝送路（quater wave-length par
allel-wire transmission line）である。ここで銀を用
いる理由はその電気伝導度が高いためである。この時伝
送路は、２本の平行線から構成され、その長さは１３．
５ｍｍで、その幅は３．０ｍｍである。
【００３０】この１／４波長平行伝送路１０は、２個の
磁気ループ（magnetic loop）１１の間に設けられたエ
ポキシ（epoxy)１２を利用して装着される。このため、
電気的にフローティング（floating）されている状態に
ある。
【００３１】上記した２個の磁気ループ１１は、セミリ
ジド（semirigid）同軸ケーブル１３に連結されて、こ
の２個の磁気ループ中の一つのループは平行伝送路１０
を振動して、ほかの磁気ループは、当該平行伝送路１０
が共振器として機能した場合に結合した信号を捕える役
割をする。
【００３２】パイレックス管（pyrex tubing)１４は、
上述した構成の検針器全体を真空密封（vacuum sealin
g）するために使用される。すなわち、２個のセミリジ
ド同軸ケーブルがパイレックス管１４内に挿入され、こ
のパイレックス管１４の一端がＢＮＣコネクタに連結さ
れており、このＢＮＣコネクタを利用して真空システム
内部に前記検針器全体を位置させている。真空システム
の外側では、ＢＮＣコネクタをrubringを利用して引き
縛って真空システムでの前記検針器の位置を調整してい
る。また、ＢＮＣコネクタを介して真空内に位置した前
記検針器に所定周波数の信号を印加すると共に、その信
号との共振信号を検出して、鉱石検出器１９へ出力す
る。
【００３３】本実施形態では、上述したような構成によ
って真空システム内に配置された伝送路１０を、当該真
空システム内で発生した測定しようとするプラズマと接
触させ、当該プラズマの動的状態の測定を行なうもので
ある。
【００３４】図２はダイナミックスプラズマ密度を上記
マイクロ波検針器を利用して測定する装置の回路図であ
る。
【００３５】上記図１のような構成を備えるマイクロ波
共振検針器１５とプラズマを発生する電子素子１６を先
に真空チェンバ１７内に固定する。
【００３６】可変周波数信号発生器（sweep generator)
１８は２本の同軸ケーブル１３中の一つの同軸ケーブル
に連結され、もう一方は鉱石検出器（Crystal detecto
r）１９に連結される。この鉱石検出器１９は、検針器
１５で検出された共振周波数の強度を電気的な信号に変
換するものである。
【００３７】この鉱石検出器１９はディジタルオシロス
コープ２０に連結され、検針器１５で結合された共振周
波数信号の強度についての時間変化を、図４のグラフに
示すように測定することができる。
【００３８】電子素子１６には素子からプラズマを発生
できえる回路が連結される。
【００３９】この時使用された回路は直流電源２１、ス
イッチ２３、電流調節用抵抗２４、上記電子素子１６両
端に流れる電流を測定するための抵抗２５、非常に速い
ディジタルオシロスコープ２６により構成される。
【００４０】図３は、図２の測定回路を利用してプラズ
マ発生器から発生するダイナミックスプラズマの密度を
測定する方法を現す流れ図である。先ず真空チェンバ１
７内の気圧を１０~5Ｔｏｒｒ以下に維持した状態で、周
波数発生器１８から周波数を可変しながら真空中での共
振周波数を測定する（ステップ３０１）。
【００４１】この時測定された真空中での共振周波数は
５．５ＭＨｚで、共振周波数の値を計算するための下の
理論式（数１）から平行伝送路１０の長さが１３．５ｍ
ｍの時の値である５．５５ＭＨｚとよく一致するのが分
る。
【００４２】 ωres＝πｃ／２ｌ√εr （数１） 誘電率εrがεr＝１−ω2 p／ω2であたえられたとした
ら平行伝送路１０の１／４波長の共振周波数（ωres）
は下に与えた数２のように真空中での共振周波数（ω
ores）からその値が増加することになる。
【００４３】それで真空及びプラズマ状態にて測定され
た共振周波数を利用して、下に与えた数２を利用すれ
ば、プラズマの周波数ωPをたやすく得ることができる
（ステップ３０２、３０３）。
【００４４】 ω2 res＝ω2 ores＋ω2 P （数２） 次に、測定されたプラズマ周波数から下の数３を利用し
て、引加された共振周波数に依るプラズマの密度を計算
することができる（ステップ３０４）。
【００４５】 ｎe＝ω2 Pεoｍe／ｅ2 （数３） この時εoは真空中からの誘電率、ｍe、ｅは各々電子の
質量、電荷量である。
【００４６】次に、上記ステップ３０２で測定されるＴ
tおよびＴdについて図４を参照して説明する。
【００４７】図４は引加された定電圧パルスに依って電
子素子１６から発生したプラズマに因づいて周波数発生
器１８から検針器１５に引加された周波数がプラズマ内
で結合し共振した様子を示す出力波形図である。この時
引加された周波数は６．５０ＧＨｚであって共振が１３
μｓおよび１６μｓに発生することが分る。
【００４８】初めの共振はプラズマが電子素子１６によ
って生成され、そのプラズマ密度が増加する時に起り、
第２の共振は発生されたプラズマが拡散又再結合に依っ
てプラズマ密度が減少する時に起る。
【００４９】電子素子１６からプラズマが発生して初め
の共振が起る時までの時間をＴtと現すと、この時の測
定された値は１３μｓである。
【００５０】又は初めの共振と次の共振間の時間をプラ
ズマ維持期間（plasma dutation）Ｔdと定義すると、こ
の時の測定された値は３μｓである。
【００５１】図５は、検針器１５に一定の周波数を引加
すると共に、プラズマを発生する電子素子１６に定電圧
パルスを印加してプラズマを発生した後、そのプラズマ
内で測定されたマイクロ波共振検針器１５の出力波形を
図示した図面である。
【００５２】図５においては、引加された周波数は５．
７０ＧＨｚであり、共振が４．５μｓ又は１１．５μｓ
に発生する。この時、プラズマ維持期間は７μｓであ
る。
【００５３】この場合、上記数３を利用すれば、プラズ
マ密度は２．７８×１０10ｃｍ~3を得ることができる。
【００５４】図６は検針器１５に一定周波数を引加し
て、定電圧パルスを印加して電子素子１６からプラズマ
を発生した後、そのプラズマ内で測定されたマイクロ波
共振検針器１５の出力波形を図示した図面である。
【００５５】この時引加された周波数は６．３０ＧＨｚ
であって、共振が１０μｓ又は１３．５μｓで発生する
ことがわかり、またプラズマ維持期間は３．５μｓであ
る。
【００５６】この場合、上記数３を利用すればプラズマ
密度は１．１７×１０11ｃｍ~3を得られる。
【００５７】図７は検針器１５に一定周波数を引加し
て、定電圧パルスを印加して電子素子１６からプラズマ
を発生させた後、そのプラズマ内で測定されたマイクロ
波共振検針器１５の出力波形を図示した図面である。
【００５８】この時引加された周波数は６．７５ＧＨｚ
であって、共振が１３μｓ又は１４μｓから発生するこ
とが分り、又プラズマ維持期間は１．０μｓである。
【００５９】この場合上記数３を利用すれば、プラズマ
密度は１．９×１０11ｃｍ~3を得ることができる。
【００６０】上記図５、図６、図７に示したように、本
発明の検針器１５に引加する周波数を変えることによっ
て、各周波数に対応したプラズマの密度を、電子素子１
５からプラズマが発生して初めの共振が起るまでの時
間、及びプラズマ維持期間の関数として現われた、いろ
いろの結果等を得ることができる。なお、本実施形態の
上記各図に示す測定結果は同じプラズマについて行なわ
れたものではなく、検針器１５に印加する周波数を変え
るごとに、同じ手順でプラズマを発生させ、共振の発生
状態の測定を繰り返すことで得られたものである。
【００６１】このような測定結果等を利用すれば、電子
素子１６からうけた位置（素子表面から検針器までの距
離）からのプラズマ密度を計算することができる。
【００６２】図８は引加された共振周波数に依るプラズ
マの密度を、電子素子１６からプラズマが発生して共振
が起るまでの時間、およびプラズマ維持時間を表示した
図面である。
【００６３】図８を利用して、与えた位置からマイクロ
波共振検針器１５を利用してプラズマ密度を測定でき
る。
【００６４】この測定方法に対して詳述すれば、まずマ
イクロ波共振検針器に共振周波数を引加した後、定電圧
パルスを印加することで電子素子１６からプラズマが発
生する。
【００６５】この時発生したプラズマ密度の値は時間に
依って変わり、その値に対応する共振周波数が印加した
周波数とが一致する時、共振が発生することになる。
【００６６】その次に、引加する共振周波数を変化させ
て、再度、電子素子１６からプラズマを発生させ、初め
の共振が起る時までの時間及びプラズマ維持期間を、オ
シロスコープ等を利用して測定する。このようにして印
加する周波数を変えて得られた測定値等に基づいて、図
８に示すように、引加された周波数の変化に依るプラズ
マ密度をＴtｎとＴdｎの関数として現わす。
【００６７】終りに測定されたプラズマ密度の値等をカ
ーブフィッティング（curve fitting）方法を利用し
て、外挿（extrapolating）することで、所定の位置で
電子素子１６が発生したプラズマのプラズマ密度を正確
に決定することができる。
【００６８】本実施形態の場合、電子素子１６表面から
１ｃｍの距離で測定されたプラズマ密度は大略４×１０
11ｃｍ~3である。
【００６９】以上説明したように、本発明に依る測定方
法によれば、非常に小さい電子素子等から発生する、比
較的低いダイナミックスプラズマ密度および局部的な密
度測定を可能とすることができる。
【００７０】さらに本発明に依れば、次のような効果が
ある。
【００７１】第一、空間分解能は上記マイクロ波共振検
針器１５を構成する伝送路（Transmission line）の幅
を意味して、その値は上記実施形態では３ｍｍ程度とな
る。本発明はプラズマシース効果（Plasma sheath effe
ct）、多重イオンプラズマにほとんど影響をうけないた
めに、半導体ブリッジ素子と同じきわめて小さい電子素
子に適用される時、ラングミュア探針方法等の既存のい
ろいろな測定方法にくらべれば優秀な性能を現わす。
【００７２】第二、イオン質量、電子温度等以外の入力
変数が要求されないために、測定が非常に簡単で、他の
測定方法にくらべれば測定結果分析の誤差がすくない。
【００７３】第三、従来の大部分の方法等が空間的に平
均化されたプラズマ密度（Spatially averaged densit
y）を測定するのに対し、本発明は局部的な密度を測定
するのに非常に有効である。
【００７４】
【発明の効果】本発明によれば、非常に小さいプラズマ
発生器の性能又その発生されたプラズマの密度を、時間
的に或いは空間的にもっと見やすくそして正確にその値
を測定して、発生されたプラズマの資料分析と応用に利
用するためのマイクロ波共振検針器、及びこれを利用し
たダイナミックスプラズマの密度測定方法を提供するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に依ったマイクロ波共振検針器の構造を
示す斜視図。
【図２】本発明に依るマイクロ波共振検針器を利用して
ダイナミックスプラズマの密度を測定するための回路
図。
【図３】本発明に依るダイナミックスプラズマの密度を
測定する方法を示すフローチャート。
【図４】６．５０ＧＨｚの共振周波数を引加した場合
の、プラズマ内の検針器からの出力波形図。
【図５】５．７０ＧＨｚの共振周波数を引加した場合
の、プラズマ内の検針器からの出力波形図。
【図６】６．３０ＧＨｚの共振周波数を引加した場合
の、プラズマ内の検針器からの出力波形図。
【図７】６．７５ＧＨｚの共振周波数を引加した場合
の、プラズマ内の検針器からの出力波形図。
【図８】検針器に印加された周波数に依るプラズマの密
度を電子素子からプラズマが発生して初めての共振が起
るまでの時間及びプラズマ維持期間の関数として示した
グラフ。
【符号の説明】
１０ １／４波長平行伝送路 １１ 磁気ループ（magnetic loop） １２ エポキシ １３ セミリジッド同軸ケーブル（semi-rigid coaxi
al cable） １４ パイレックス管（pyrex tubing） １５ マイクロ波共振検針器 １６ 電子素子 １７ 真空チェンバ（vacumm chamber） １８ 周波数発生器（sweep generator） １９ 鉱石検出器（crystal detector） ２０，２６ ディジタル オシロスコープ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 キョンイク チョー 大韓民国、デェジョン、ユソンク、イォー ウンドン、ハンビィット アパートメント 119−1201

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】プラズマ密度を測定するマイクロ波共振検
    針器であって、 １／４波長平行伝送路と、 上記１／４波長平行伝送路と隣接した所に位置して第１
    同軸ケーブルに連結し、外部の周波数発生器の出力を受
    けて、上記１／４波長平行伝送路を振動させる第１磁気
    ループと、 上記１／４波長平行伝送路と隣接した所に位置して第２
    同軸ケーブルに連結し、上記１／４波長平行伝送路を通
    じて転達された信号を外部の出力装置へ出力する第２磁
    気ループと、 上記１／４波長平行伝送路を、上記第１磁気ループと上
    記第２磁気ループとの間に位置しかつ電気的にフローテ
    ィングするように、上記両同軸ケーブルに装着させる結
    合手段とを備えることを特徴とするマイクロ波共振検針
    器。
  2. 【請求項２】請求項１に於いて、 上記した、１／４波長平行伝送路、第１同軸ケーブル、
    第１磁気ループ、第２同軸ケーブル、第２磁気ループ、
    及び結合手段を真空密封するために使用されるパイレッ
    クス管をさらに有することを特徴とするマイクロ波共振
    検針器。
  3. 【請求項３】真空中に発生するダイナミックプラズマの
    プラズマ密度を測定するマイクロ波共振検針器であっ
    て、 真空領域内に配置される、伝送路、外部の信号発生器の
    出力を受けて上記伝送路を振動させるための第１磁気ル
    ープ、上記伝送路で受信された信号を検出するための第
    ２磁気ループ、及び上記伝送路を真空中で電気的にフロ
    ーティングするように支持する結合手段と、 前記真空領域内に位置する、上記第１及び第２磁気ルー
    プの各々への信号入出力部を、当該領域内で発生するプ
    ラズマから略遮蔽するための絶縁体で構成された遮蔽部
    材とを備えることを特徴とするマイクロ波共振検針器。
  4. 【請求項４】１／４波長平行伝送路と、上記１／４波長
    平行伝送路と隣接した所に位置して第１同軸ケーブルに
    連結し、外部の周波数発生器の出力を受けて、上記１／
    ４波長平行伝送路を振動させる第１磁気ループと、上記
    １／４波長平行伝送路と隣接した所に位置して第２同軸
    ケーブルに連結し、上記１／４波長平行伝送路を通じて
    転達された信号を外部の出力装置へ出力する第２磁気ル
    ープと、上記１／４波長平行伝送路を、上記第１磁気ル
    ープと上記第２磁気ループとの間に位置しかつ電気的に
    フローティングするように、上記両同軸ケーブルに装着
    させる結合手段とから構成され、真空密封されたマイク
    ロ波共振検針器を利用してプラズマ密度を測定する方法
    に於いて、 真空及びプラズマ状態で上記マイクロ波共振検針器に周
    波数を可変させながら真空中での共振周波数を測定する
    段階と、 この測定された共振周波数の変化に相応した電子素子か
    ら発生したプラズマの共振時間又維持時間を測定する段
    階と、 上記測定された共振周波数を利用してプラズマの周波数
    を計算する段階と、 この測定されたプラズマの周波数と上記測定されたプラ
    ズマの共振時間又維持時間を利用して与えられた位置か
    らプラズマ密度を測定する段階とから成ることを特徴と
    するマイクロ波共振検針器を利用したダイナミックスプ
    ラズマの密度測定方法。
  5. 【請求項５】請求項４に於いて、 上記測定されたプラズマ密度の値等はカーブフィッティ
    ング方法を利用して外挿することで与えられた位置から
    電子素子から発生したプラズマ密度を決定することを特
    徴とするマイクロ波共振検針器を利用したダイナミック
    スプラズマの密度測定方法。
  6. 【請求項６】請求項４に於いて、 上記プラズマ維持時間は第１の共振時間と第２共振時間
    間の時間であることを特徴とするマイクロ波共振検針器
    を利用したダイナミックスプラズマの密度測定方法。
  7. 【請求項７】請求項４に於いて、 上記マイクロ波共振検針器を利用したダイナミックスプ
    ラズマの密度測定は時間的に変化するプラズマ密度を測
    定することを特徴とするマイクロ波共振検針器を利用し
    たダイナミックスプラズマの密度測定方法。
  8. 【請求項８】伝送路と、外部の信号発生器の出力を受け
    て上記伝送路を振動させるための第１磁気ループと、上
    記伝送路で受信された信号を検出するための第２磁気ル
    ープと、上記伝送路を真空中で電気的にフローティング
    するように支持する結合手段と、上記第１及び第２磁気
    ループの各々への信号入出力部を発生するプラズマから
    略遮蔽するための遮蔽部材とを備え、真空中に発生する
    ダイナミックプラズマのプラズマ密度を測定するマイク
    ロ波共振検針器を利用してプラズマ密度を測定する方法
    に於いて、 前記マイクロ波共振検針器に所定の周波数の信号を供給
    し、その信号との共振状態を測定する第１段階と、 前記第１段階での測定結果から、プラズマが発生してか
    ら最初の共振が起こるまでの時間（共振時間）と、当該
    最初の共振から次の共振が起こるまでの時間（維持時
    間）を検出する第２段階と、 前記第１段階で測定された共振に対応するプラズマ周波
    数を計算する第３段階と、 前記第１段階〜第３段階までの処理を、予め定めた複数
    の周波数について行なわせる第４段階と、 前記測定が行なわれた各周波数毎に得られる、前記プラ
    ズマ周波数と前記共振時間及び維持時間とを利用して、
    当該マイクロ波共振検針器が配置された位置でのプラズ
    マ密度の時間変化を取得する第５段階とから成ることを
    特徴とするマイクロ波共振検針器を利用したダイナミッ
    クスプラズマの密度測定方法。
JP8235402A 1995-12-13 1996-09-05 マイクロ波共振検針器およびこれを利用したダイナミックプラズマの密度測定方法 Withdrawn JPH09161992A (ja)

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