RF 유도 결합 플라즈마의 애프터 글로우 방전 특성에 관한 연구

Alternative Title
Park hyun jae
Author(s)
박현재
Alternative Author(s)
Park hyun jae
Advisor
오수기
Department
일반대학원 에너지시스템학부
Publisher
The Graduate School, Ajou University
Publication Year
2009-02
Language
kor
Keyword
RF 플라즈마글로우 방전ICP
Abstract
현재 많이 사용되고 있는 고밀도 플라즈마 소스 중 ICP 방식의 질소, 아르곤 혼합 플라즈마 발생에서 광 방출 분광분석법(optical emission spectroscopy; OES)을 이용하여 질소 플라즈마를 진단하였다. 질소 분자()의 회전 스펙트럼의 이론적 계산과 회전 에너지를 얻기 위해 의 두 가지 방법을 이용하였다. 고 분해능 분광기를 이용한 회전 온도 결정 에서는 의 first negative system인 (0,0) (band head wavelength = 391.4 nm)을 이용하여 계산하였고, 저 분해능 분광계를 이용한 회전 온도 결정 방법은 질소의 first positive system (2-0)에서 775.3 nm 회전 버금띠(rotational subband)의 스펙트럼을 이용하였다. 질소 중성 분자의 진동 스펙트럼을 이용해 질소 진동 온도를 구하기 위하여 의 second positive system인 의 인 파장을 이용하였다. 플라즈마가 발생되는 유전체인 석영관은 총 길이 500mm이고, 전극으로 사용되는 구리 안테나는 석영관 외부에 4회 감겨져 있다. 축 방향 자기장 발생을 위해 네오디뮴 영구 자석(neodymium permanent magnet)을 삽입하였다. 플라즈마 발생을 위해 13.56 MHz RF 전원을 사용하였고, 반응 기체로는 아르곤(99.999%), 질소(99.999%)를 사용하였다. 질소, 아르곤 가스는 각각 5sccm으로 유입되며 플라즈마 발생시의 내부 압력은 20 mTorr로 고정하였다. 안테나에 인가되는 전력은 40, 60, 80, 100 watt이며 각 전력 값에 따라 회전, 진동 스펙트럼을 측정하였다. 질소의 회전, 진동 스펙트럼을 측정하기 위해 사용된 분광계(spectrometer)는 HR4000과 USB4000(ocean optics)이고, 자기장의 세기를 측정하기 위해 가우스미터(gaussmeter, lakeshore 450)와 축방향 탐침(axial probe, MMA-1904-VH)을 이용하였다. 회전 온도는 안테나에 인가되는 전력 값이 클수록 증가하며, 안테나에서 멀어질수록 회전 온도는 급격히 감소하여 거의 일정한 값을 가지게 된다. 영구 자석 삽입 후 회전 온도 측정 결과, 회전 온도는 자기장의 영향을 거의 받지 않음을 확인 할 수 있었다. 회전 온도에서와 유사하게 인가되는 전력이 증가할수록 진동 온도 또한 증가한다. 영구 자석 삽입 후 축 방향 자기장의 영향으로 인해 진동 온도는 약 2000K 정도 증가한다. 질소 진동 분광선인 380.4nm의 광방출 세기는 자기장이 없는 경우 안테나 끝에서 가장 크게 나타나며 안테나와 멀어질수록 크기가 줄어드는 것을 확인하였다. 축 방향 자기장이 존재하는 경우 영구 자석 양 옆에서 광방출 세기가 증가하는 것을 확인 하였고 이는 자기장의 변화율이 가장 큰 위치와 일치한다.
URI
https://dspace.ajou.ac.kr/handle/2018.oak/3161
Fulltext

Appears in Collections:
Graduate School of Ajou University > Department of Energy Systems > 3. Theses(Master)
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