JPH0779036B2 - 高精度プラズマエネルギー分布測定装置 - Google Patents
高精度プラズマエネルギー分布測定装置Info
- Publication number
- JPH0779036B2 JPH0779036B2 JP62251199A JP25119987A JPH0779036B2 JP H0779036 B2 JPH0779036 B2 JP H0779036B2 JP 62251199 A JP62251199 A JP 62251199A JP 25119987 A JP25119987 A JP 25119987A JP H0779036 B2 JPH0779036 B2 JP H0779036B2
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- Japan
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- circuit
- energy distribution
- output
- staircase
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はエネルギー分布を測定する装置に係わるもので
あり、特に、ガス放電プラズマ中の電子のエネルギー分
布を高精度で測定する装置に関する。
あり、特に、ガス放電プラズマ中の電子のエネルギー分
布を高精度で測定する装置に関する。
（従来の技術） プラズマ内の電子が等方分布をなす場合の電子のエネル
ギー分布は、プローブ電圧電流特性の２次微分に比例す
ることがドリベスタインによって証明され、以来、上記
特性の２次微分を求める方法として、主として交流重畳
法が多用されてきた。
ギー分布は、プローブ電圧電流特性の２次微分に比例す
ることがドリベスタインによって証明され、以来、上記
特性の２次微分を求める方法として、主として交流重畳
法が多用されてきた。
この交流重畳法は、ある範囲で変化するプローブ電圧に
微少振幅の交流を重畳し、上記特性の２次微分値に比例
する周波数成分を検出してエネルギー分布を求めてい
た。
微少振幅の交流を重畳し、上記特性の２次微分値に比例
する周波数成分を検出してエネルギー分布を求めてい
た。
第２図は、この交流重量法を実施するための従来装置の
ブロック図である。掃引電圧発生回路13から発生される
掃引電圧に、交流電圧発生源９から発生する周波数ｆの
信号をプラズマ中に挿入されたプローブＰに与える。選
択増幅器10はプローブ電流の各周波数成分の中から、エ
ネルギー分布信号に対応する周波数成分2fのみを増幅す
る。選択増幅器10の出力信号は、参照信号発生回路11の
参照信号を受ける信号検出回路12によって、所定位相で
検波され、エネルギー分布が求められる。
ブロック図である。掃引電圧発生回路13から発生される
掃引電圧に、交流電圧発生源９から発生する周波数ｆの
信号をプラズマ中に挿入されたプローブＰに与える。選
択増幅器10はプローブ電流の各周波数成分の中から、エ
ネルギー分布信号に対応する周波数成分2fのみを増幅す
る。選択増幅器10の出力信号は、参照信号発生回路11の
参照信号を受ける信号検出回路12によって、所定位相で
検波され、エネルギー分布が求められる。
（発明が解決しようとする問題点） 一般に、交流重畳法は測定対象のプラズマにシースを通
して常時交流信号を印加する必要がある。特に、プラズ
マ中の雑音が大きい場合には、エネルギー分布信号の信
号対雑音比を確保するために、おのずと交流信号の振幅
を増大させる必要がある。一方、プラズマ自身はイオン
振動や電子振動に基づく不安定性を有するために上記交
流信号の印加はプラズマの状態を擾乱することになる。
プラズマ中に波動を励起させた場合には実際の分布関数
とは異なった形のものを測定する結果に導かれる。ここ
に交流重畳法の測定法自体の信頼性の限界がある。
して常時交流信号を印加する必要がある。特に、プラズ
マ中の雑音が大きい場合には、エネルギー分布信号の信
号対雑音比を確保するために、おのずと交流信号の振幅
を増大させる必要がある。一方、プラズマ自身はイオン
振動や電子振動に基づく不安定性を有するために上記交
流信号の印加はプラズマの状態を擾乱することになる。
プラズマ中に波動を励起させた場合には実際の分布関数
とは異なった形のものを測定する結果に導かれる。ここ
に交流重畳法の測定法自体の信頼性の限界がある。
（問題点を解決するための手段） 上述した問題点は、階段波電圧発生回路、この階段波出
力に応じて流れるプローブ電流の検出回路、前記階段波
出力をバイアスするための直流安定化電源、バイアス後
の階段波出力に応じて流れるプローブ電流の検出回路、
前記２つの電流検出回路の両出力の減算回路、減算回路
の出力を受け、その大きさに応じた周波数のパルスを発
生する周波数変調回路、周波数変調回路の出力パルスを
受け、所定時間これを計数する計数回路、この計数回路
の計数結果に演算を施す演算回路を備えるプラズマエネ
ルギー分布測定装置によって解決することができる。
力に応じて流れるプローブ電流の検出回路、前記階段波
出力をバイアスするための直流安定化電源、バイアス後
の階段波出力に応じて流れるプローブ電流の検出回路、
前記２つの電流検出回路の両出力の減算回路、減算回路
の出力を受け、その大きさに応じた周波数のパルスを発
生する周波数変調回路、周波数変調回路の出力パルスを
受け、所定時間これを計数する計数回路、この計数回路
の計数結果に演算を施す演算回路を備えるプラズマエネ
ルギー分布測定装置によって解決することができる。
即ち、本発明は、プローブ電圧を階段状に変化せしめ、
各階段におけるプローブ電流の２次差分を求めるもの
で、交流信号の印加を不必要とせしめ、かつ差分過程に
おいて平滑作用が導入され、高精度でエネルギー分布を
測定することができる。
各階段におけるプローブ電流の２次差分を求めるもの
で、交流信号の印加を不必要とせしめ、かつ差分過程に
おいて平滑作用が導入され、高精度でエネルギー分布を
測定することができる。
なお、階段波の上昇速度は従来法の掃引掃速度と同程度
とするのが好ましい。
とするのが好ましい。
（作用および発明の効果） 一般に、プローブ信号には各種の雑音が混在しているた
め、これに差分操作を施すと雑音成分が強調されて信号
対雑音比が著しく低下する。
め、これに差分操作を施すと雑音成分が強調されて信号
対雑音比が著しく低下する。
本発明においては、２つのプローブを用いて雑音の同相
成分を相殺しながら１次差分を求め、更に周波数変調回
路と計数回路を用いて、上記１次差分信号に対し、プロ
ーブ電圧の各階段毎に加算平均処理を施した後、２次差
分処理を行ってエネルギー分布信号を得ている。このた
め、信号対雑音比および分解能が高められ、従って、交
流重畳法において不可避なプラズマへの擾乱効果を伴う
ことがなく、かつ高精度のエネルギー分布測定を可能な
らしめる。
成分を相殺しながら１次差分を求め、更に周波数変調回
路と計数回路を用いて、上記１次差分信号に対し、プロ
ーブ電圧の各階段毎に加算平均処理を施した後、２次差
分処理を行ってエネルギー分布信号を得ている。このた
め、信号対雑音比および分解能が高められ、従って、交
流重畳法において不可避なプラズマへの擾乱効果を伴う
ことがなく、かつ高精度のエネルギー分布測定を可能な
らしめる。
（実施例） 以下に、本発明の一実施例である第１図のブロック図を
用いて詳細に説明する。
用いて詳細に説明する。
階段波電圧発生回路１は、第３図にV2として示される様
な階段状に変化する電圧を発生する。直流安定化電源２
は階段状の一電圧変化分に等しい電圧を発生し、電圧V1
をバイアスして電圧V2を作り出す。階段状電圧V1、V2は
それぞれプラズマ中に設置されたプローブ電極P1、P2に
加えられる。プローブ電極P1、P2には印加電圧に応じて
第４図に示される様なプローブ電流ip1、ip2が流れる。
各プローブ電流は、電流検出回路３および４によって、
それぞれ検出され、続く減算回路５においてこれら両プ
ローブ電流ip1、ip2の差（ip1−ip2）が求められる。減
算回路５の出力量はプローブ電圧電流特性の１次差分に
相当するもので、これは周波数変調回路６においてパル
ス数に変換された後、計数回路７において上記階段波電
圧の各階段区間毎に計数される。この電圧一周波数変換
および計数過程において、各区間毎に平滑作用が生じる
ことになる。演算回路８においては前の区間Tn-1と次の
区間Tnにおける計数結果の差が求められる。この結果、
第５図に示される様にプローブ線圧電流特性の２次差分
に比例したエネルギー分布信号Ｙが得られる。
な階段状に変化する電圧を発生する。直流安定化電源２
は階段状の一電圧変化分に等しい電圧を発生し、電圧V1
をバイアスして電圧V2を作り出す。階段状電圧V1、V2は
それぞれプラズマ中に設置されたプローブ電極P1、P2に
加えられる。プローブ電極P1、P2には印加電圧に応じて
第４図に示される様なプローブ電流ip1、ip2が流れる。
各プローブ電流は、電流検出回路３および４によって、
それぞれ検出され、続く減算回路５においてこれら両プ
ローブ電流ip1、ip2の差（ip1−ip2）が求められる。減
算回路５の出力量はプローブ電圧電流特性の１次差分に
相当するもので、これは周波数変調回路６においてパル
ス数に変換された後、計数回路７において上記階段波電
圧の各階段区間毎に計数される。この電圧一周波数変換
および計数過程において、各区間毎に平滑作用が生じる
ことになる。演算回路８においては前の区間Tn-1と次の
区間Tnにおける計数結果の差が求められる。この結果、
第５図に示される様にプローブ線圧電流特性の２次差分
に比例したエネルギー分布信号Ｙが得られる。
第１図は、本発明に基づくプラズマエネルギー分布測定
装置の回路を示すブロック図、 第２図は、交流重畳法による従来の測定回路のブロック
図である。 第３図は、二つのプローブに印加される階段状のプロー
ブ電圧波形図、 第４図は、二つのプローブから得られるプーロブ電圧波
形図、 第５図は本発明により得られるプラズマエネルギー分布
を表す図。 （符号の説明） P1、P2……プローブ電極、Ｙ……エネルギー分布信号、
１……階段波電圧発生回路、２……直流安定化電源、
３、４……電流検出回路、５……減算回路、６……電圧
・周波数変換器、７……計数回路、８……演算回路、９
……交流電圧発生回路、10……選択増幅器、11……参照
信号発生回路、12……信号検出回路、13……掃引電圧発
生回路。
装置の回路を示すブロック図、 第２図は、交流重畳法による従来の測定回路のブロック
図である。 第３図は、二つのプローブに印加される階段状のプロー
ブ電圧波形図、 第４図は、二つのプローブから得られるプーロブ電圧波
形図、 第５図は本発明により得られるプラズマエネルギー分布
を表す図。 （符号の説明） P1、P2……プローブ電極、Ｙ……エネルギー分布信号、
１……階段波電圧発生回路、２……直流安定化電源、
３、４……電流検出回路、５……減算回路、６……電圧
・周波数変換器、７……計数回路、８……演算回路、９
……交流電圧発生回路、10……選択増幅器、11……参照
信号発生回路、12……信号検出回路、13……掃引電圧発
生回路。
Claims (1)
- 【請求項１】階段波電圧発生回路、この階段波出力に応
じて流れるプローブ電流の第１の検出回路、前記階段波
出力をバイアスするための直流安定化電源、バイアス後
の階段波出力に応じて流れるプローブ電流の第２の検出
回路、前記２つの電流検出回路の両出力の減算回路の出
力を受け、その大きさに応じた周波数のパルスを発生す
る周波数変調回路、周波数変調回路の出力パルスを受
け、所定時間これを計数する計数回路、この計数回路の
前の計数結果とその次の計数結果との差を求める演算を
施す演算回路を備える高精度プラズマエネルギー分布測
定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62251199A JPH0779036B2 (ja) | 1987-10-05 | 1987-10-05 | 高精度プラズマエネルギー分布測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62251199A JPH0779036B2 (ja) | 1987-10-05 | 1987-10-05 | 高精度プラズマエネルギー分布測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0195495A JPH0195495A (ja) | 1989-04-13 |
| JPH0779036B2 true JPH0779036B2 (ja) | 1995-08-23 |
Family
ID=17219159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62251199A Expired - Fee Related JPH0779036B2 (ja) | 1987-10-05 | 1987-10-05 | 高精度プラズマエネルギー分布測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0779036B2 (ja) |
-
1987
- 1987-10-05 JP JP62251199A patent/JPH0779036B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0195495A (ja) | 1989-04-13 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |