고조화 전류 분석법을 이용한 플라즈마 내의 전자 에너지 분포 추정 방법 연구

Abstract

기존의 부유 고조화 탐침법은 플라즈마 내의 전자 분포가 열평형 상태에 있다고 가정을 한다. 그렇지만 전자 분포는 비열평형 상태일 때가 더욱 많으므로, 부유 고조화 탐침법의 비열평형 상태에서의 영향을 연구해보았다. 먼저 부유 전위에서 전자 에너지 분포 함수에서의 기울기의 역이 부유 고조화 탐침법의 고조파로 표현되어 이 둘의 값을 비교해보았다. 이 기울기는 고조파 전류의 두 번째와 세 번째의 크기 비로 나타난다. 실험 결과 거의 같은 값을 가짐을 확인하여 신뢰성을 확인했다. 즉 부유 고조화 탐침법으로 구한 전자온도(T2ω/3ω)는 전자 에너지 분포 함수의 기울기의 의미를 내포함과 동시에 비열평형 상태에서 부유 고조화 탐침법을 사용할 수 있게 보완한다. 그리고 기존의 부유 고조화 탐침법의 전자 온도(T1ω/2ω)와 새롭게 정의한 부유전위에서의 전자온도(T2ω/3ω)를 비교하여 전자 에너지 분포를 추정할 수 있는 새로운 방법을 고안하였다. 대표적인 전자 분포 맥스웰, 바이맥스웰, 드루베스티안 분포에서 살펴보았을 때 비교 값이 모두 다른 값을 가졌다. 즉 감마 값을 알게 되면 역으로 전자 에너지 분포를 추정할 수가 있다. 이로써 이 비교 값은 부유 고조화 탐침법으로 전자 에너지 분포를 알 수 있는 지표가 된다.