Langmuir 프로브 시스템 개발과 Pulsed Magnetron 플라즈마의 시간적 특성에 관한 연구Developement of Langmuir probe system and study on the temporal behavior of plasma characteristics in pulsed magnetron plasma
플라즈마 진단은 플라즈마의 특성제어의 필수요건이다며, 랑뮈어 프로브는 플라즈마의 근본적인 특성을 측정하는데에 가장 접학한 진단방법이다. 이 연구에서는 랑뮈어 프로브, 측정회로, 그리고 데이터 해석을 위한 소프트웨어로 이루어진 시스템을 개발하였다. 이 시스템은 I-V 특성곡선은 물론 전자에너지분포함수를 유도할 수 있다. 또한, 랑뮈어 프로브 측정에 있어 나타날 수 있는 여러 오류들은 교정할 수있도록 설계되었으며, 펄스 플라즈마에서 전자에너지분포함수를 100 nsec의 최소시간분해능으로 측정할 수 있다. 이 시스템을 이용하여, unipolar pulsed dc magnetron에서 구동주파수와 duty-cycle의 효과를 관찰하였다. 정전압/정전류/정전력 세 가지 전원 모드에 대해 주파수는 5kHz ~ 50kHz, duty-cycle은 10%~90%로 변화시켰다. 주파수 변화실험에서는 전자온도와 전자밀도가 큰 변화를 보이지 않으나, duty-cycle 변화실험에서는 duty-cycle에 크게 의존하는 결과를 얻었다. EEDF의 결과로부터 전자온도의 변화는 주로 고에너지 전자군의 증감에 의한 것임을 확인하였고, 이러한 결과를 cathode sheath가 플라즈마로 침투되는 현상으로 설명하였다.