研究テーマ ｜ Research theme
電流変調ECDLや磁化RFEAを用いたコンパクトなプラズマ診断装置
Compact plasma diagnostic devices using current modulated ECDL and magnetized RFEA
研究概要 ｜ Research summary
外部共振器型ダイオードレーザーと電流変調とを組み合わせることにより，モードホップを抑制し，吸収分光の測定範囲を拡大し，測定精度を向上させることに成功しました。この手法に基づく半導体レーザー吸収分光により，プラズマ中の原子の速度分布関数を測定し，非侵襲で気体温度を測定できます。また，我々は磁気フィルタ付き反射電界型エネルギー分析器を開発しました。これを用いて，プロセス用プラズマ中の負イオンのエネルギー分布関数の測定が可能になりました。
We have succeeded in suppressing the mode hop, expanding the measurement range of absorption spectroscopy, and improving the measurement accuracy by combining the external cavity diode laser (ECDL) and current modulation. By using the semiconductor laser absorption spectroscopy based on this method, the velocity distribution function of atoms in plasma can be measured, and the gas temperature can be measured non-invasively. We have also developed a retarding field energy analyzer (RFEA) with a magnetic filter, which enables the measurement of energy distribution function of negative ions in the process plasma.
特色・研究成果・今後の展望
電流変調ECDL（写真a）
- 小型，軽量のデスクトップ型のレーザーシステムで，可搬性を有しています。
- 半導体レーザーの電流変調と外部共振器の変調の同期により，モードホップを抑制することが可能です。
磁化RFEA（写真b）
- 通常のRFEAの前方に磁場領域を設けることで，電子と負イオンを分離して，負イオンのイオンエネルギー分布関数を測定できます。
- エネルギー分解型質量分析器の約1/10のコストで，正・負イオンのエネルギー分布関数が測定できます。
写真a
写真b
社会実装への展望
ECDLは環境モニタリング計測や光通信などへの応用だけでなく，半導体製造プロセス用低気圧プラズマの簡易診断計測にも役立ちます。また，磁化RFEAでは，磁界が及ぼす荷電粒子輸送への影響を定量的に明らかにする必要があります。
企業への一言メッセージ
市販のRFEAは正イオンのエネルギー分布関数を測定対象としており，負イオンのエネルギー分布関数は測定対象外です。