Vacuum Spark 플라즈마의 진단에 관한 연구

Abstract

미소 플라즈마의 동역학적인 과정을 이해하기 위해 고전압 진공방전장치에서 발생한 탄소와 타이타늄 플라즈마의 전자온도 및 전자밀도를 여러 방법으로 측정하였다. 이렇게 구한 값들을 미소플라즈마의 변수로하여, 플라즈마의 성질을 알 수 있다. 전자온도는 홉수체를 통해 방출된 연속 복사선의 상대적 투과 세기 비를 이용한 방법과 resonance 선과 satellite 선의 상대적인 세기 비를 이용한 방법 및 resonance 선들의 비를 이용한 방법 등으로 구하였다. 전자밀도는 satellite선들의 비를 이용한 방법과 Stark 선폭 측정을 이용한 방법으로 구하였다. 탄소를 양극으로 하여 발생된 플라즈마는 10^(-5)Torr의 진공 상태에서 8 - 10 kV로 방전시켜 얻었으며, 2m grazing incidence 분광기를 사용하여 플라즈마로부터 방출된 X -선을 측정하여 70 eV의 전자온도와 10^(19)cm^(-3)의 전자밀도를 얻었다. 타이타늄 플라즈마는 같은 진공 상태에서 전압을 12 - 14 kV로 방전시켜 얻었으며 LiF 결정 분광기로 측정하여 전자온도 4keV와 전자밀도 10^(23)cm^(-3)을 얻었다. 이들 결과로 부터 전자밀도와 전자온도가 원자번호의 함수로 나타난다는 사실을 알 수 있다. 즉, 원자번호가 클수록 복사손실이 커서 플라즈마의 반경이 작아지게 되며, 이에 따라서 플라즈마 자체내의 자기장에 의한 압력이 증가하므로 전자온도와 전자밀도가 커지게 된다는 것을 확인할 수 있었다.;We have measured the temperatures and the densities of the C and Ti plasma produced in a high current vacuum spark system in order to understand the dynamical mechanism of microplasma. In order to determine the election temperature, we have reviewed the methods using the continuum intensity ratio of transmitted radiation through thin absorbing foils, ratio of satellite line to resonance line, and ratio of resonance line to the other resonance line. In order to measure the electron density we have reviewed the methods using the intensity ratio of different satellite lines and using Stark line broadening. We have produced plasma using C anode in vacuum of 10^(-5) Torr at 8 - 10 kV. The plasma radiation is analysed using a 2m grazing incidence spectrometer. The electron temperature and density thus measured was 73 eV and 10^(19)cm^(-3) respectively. As for Tiplasma, we have produced it at 12 - 14 kV, detected with LiF crystal spectrometer, and obtained the temperature of 4 keV and the density of 10^(23)cm^(-3) . From these results we have concluded that the temperature and the density of the plasma is a function of the atomic number. As the atomic number increases the radiation loss becomes greater and then the diameter of the plasma becomes smaller, and the magnetic self - pressure of the plasma becomes greater and therefore the temperature and the density of the plasma increase more than lower atomic number plasma.