微波激發同軸慢波結構線型表面波電漿源之研究

Study of a Surface Wave Linear Plasma Source Excited by a Dielectric Loaded Coaxial Slow Wave Structure

潘彥儒(Yan-Ru Pan)

指導教授 ： 寇崇善

國立清華大學/理學院/物理學系/博士(2009年)

https://doi.org/10.6843/NTHU.2009.00454

摘要

本研究為發展一新型線型微波電漿源，利用同軸慢波結構激發電漿表面波，以達到大尺寸及高電漿密度的特性。其設計為中心導體外包覆PTFE、空氣、石英和電漿的四層介質結構，透過色散理論的計算，我們將此結構設計為一2.45 GHz的共振腔；利用網路分析儀量測，我們可以確定此共振腔所激發的模式為TM 0,1,10 模，且色散關係與理論相符。透過氬氣電漿的電漿特性量測，我們可以看到，在靠近石英管的區域(電漿加熱區域)，不同輸入功率下，電漿密度最大值皆出現在500 mTorr附近，其加熱機制主要為Ohmic heating；並且電漿密度具有一下限值(2 × 10^11 cm^-3)，與理論相符；在遠離石英管區域，電漿密度決定於擴散效應(電漿密度反比於氣壓)；在455 mm長的共振腔中，電漿均勻度±5 %的要求下長度可達20 cm，電子溫度約為1.5 eV；為驗証此結構具有可scaling up的特性，我們將此結構延伸至一米長，其結果顯示，即使只使用單一微波源，在此結構中仍然可以維持電漿高均勻度及高密度的特性，在腔體中央80 cm的區域，電漿密度的均勻度可達±10 %，其電子溫度約為1.5 eV。

關鍵字

微波電漿 ； 表面波 ； 線型電漿源

並列摘要

無資料

並列關鍵字

microwave plasma ； surface wave ； linear plasma source

參考文獻

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