Plasma density measurement of RF ion source

Abstract

For a radiofrequency (27.12 MHz) inductively coupled ion source (3 cm diameter, 7 cm long, without external magnetic field, working gas-hydrogen, helium, argon), measurements of the average plasma density were made using an 8 mm microwave interferometer. The range of neutral gas pressure is 2-30 mTorr and RF-power is in the range 20-400 W. It is found that the plasma density increases with increased gas pressure and RF-power. A global discharge model is applied to relate the electron densities and the electron temperature in an argon plasma to the pressure and input power ranges of interest. The model calculations are compared to measured plasma density, showing fair agreement.

Для високочастотного (27.12 МГц) індуктивного джерела іонів (3 см у діаметрі і довжиною 7 см, без зовнішнього магнітного поля, робочий газ - водень, гелій, аргон) були виконані виміри середньої щільності плазми за допомогою 8-ми міліметрового інтерферометра. Тиск робочого газу змінювався в діапазоні 2-30 мТорр, ВЧ-потужність - в діапазоні 20-400 Вт. Встановлено, що щільність плазми росте зі збільшенням робочого тиску і вхідної ВЧ-потужності. Щоб розрахувати електронну щільність і електронну температуру аргонової плазми в цікавлячому нас діапазоні тисків і ВЧ-потужності, була застосована глобальна модель плазменного розряду. Обчислена по глобальній моделі щільність плазми знаходиться у гарний згоді з експериментально обмірюваною величиною.

Для высокочастотного (27.12 МГц) индуктивного источника ионов (3 см в диаметре и длиной 7 см, без внешнего магнитного поля, рабочий газ - водород, гелий, аргон) были выполнены измерения средней плотности плазмы с помощью 8-ми миллиметрового интерферометра. Давление рабочего газа изменялось в диапазоне 2-30 мТорр, ВЧ-мощность - в диапазоне 20-400 Ватт. Установлено, что плотность плазмы растет с увеличением рабочего давления и входной ВЧ-мощности. Чтобы рассчитать электронную плотность и электронную температуру аргоновой плазмы в интересующем нас диапазоне давлений и ВЧ-мощности, была применена глобальная модель плазменного разряда. Вычисленная по глобальной модели плотность плазмы находится в хорошем согласии с экспериментально измеренной величиной.