진공 플라즈마에서의 마이크로파를 이용한 플라즈마 밀도 진단 및 전자기파 감쇠 특성에 관한 연구 A study on plasma density diagnosis and electromagnetic wave attenuation characterization using microwave in vacuum plasma원문보기
외부 인가 전자기파와 플라즈마 주파수 간 상호관계는 전자기파의 반사(Reflection), 투과(Transmission), 감쇠 (Attenuation) 특성으로 나타난다. 플라즈마로 인가되는 전자기파의 반사 특성을 측정 및 분석하는 방식으로는 마이크로파 반사계 방식(Microwave reflecometer method)을 사용하며 전자기파의 투과 및 감쇠 특성을 측정 및 분석하는 방식으로는 ...
외부 인가 전자기파와 플라즈마 주파수 간 상호관계는 전자기파의 반사(Reflection), 투과(Transmission), 감쇠 (Attenuation) 특성으로 나타난다. 플라즈마로 인가되는 전자기파의 반사 특성을 측정 및 분석하는 방식으로는 마이크로파 반사계 방식(Microwave reflecometer method)을 사용하며 전자기파의 투과 및 감쇠 특성을 측정 및 분석하는 방식으로는 간섭계 방식(Interferometer method)을 사용한다. 본 논문에서는 1 ∼ 35 GHz 마이크로파주파수를 발진하며 이를 분석할 수 있는 반사계 회로 및 간섭계 회로를 제작, 전자기파의 반사 특성과 투과, 감쇠 특성을 분석해 플라즈마 파라미터를 측정하는 실험을 진행했다. 진공 환경에서 플라즈마를 방전하는 소스로는 유도 결합 플라즈마(Inductively coupled plasma, ICP) 및 고온 내화 양극 진공 아크 플라즈마(Hot refractory anode vacuum arc plasma, HRAVA plasma)를 사용했다. 유도 결합 플라즈마 플라즈마 소스에서 전자기파의 반사 및 투과, 감쇠 특성을 분석하고 이를 단일 랑뮤어 프로브(Single Langmuir probe)와 비교하는 실험을 진행했다. 측정 결과 반사 특성 및 투과 특성 분석을 통해 얻은 플라즈마 파라미터와 단일 랑뮤어 프로브를 통해 얻은 플라즈마 파라미터 간 유사한 값을 얻는 것을 확인할 수 있었으며 따라서 제작한 반사계, 간섭계 회로에 대한 신뢰성을 확보할 수 있었다. 고온 내화 양극 진공 아크 플라즈마 플라즈마 소스에서 마찬가지로 전자기파의 반사 및 투과, 감쇠 특성을 분석했으며 추가로 자기장을 이용해 국부적인 플라즈마 가둠 효과(Local plasma confinement effect)를 이용, 플라즈마를 투과하는 전자기파의 감쇠를 완화 시켜 이를 측정 및 분석하는 실험 또한 진행했다. HRAVA 플라즈마 소스에선 전자기파의 반사 특성을 통해 플라즈마 파라미터에 대한 결과를 얻었다. 투과 특성에서는 플라즈마 파라미터를 얻었으며 이에 대한 플라즈마 내 전자기파의 굴절과 실험 환경 분석을 통해 투과 특성에 대한 결과를 얻었다.
외부 인가 전자기파와 플라즈마 주파수 간 상호관계는 전자기파의 반사(Reflection), 투과(Transmission), 감쇠 (Attenuation) 특성으로 나타난다. 플라즈마로 인가되는 전자기파의 반사 특성을 측정 및 분석하는 방식으로는 마이크로파 반사계 방식(Microwave reflecometer method)을 사용하며 전자기파의 투과 및 감쇠 특성을 측정 및 분석하는 방식으로는 간섭계 방식(Interferometer method)을 사용한다. 본 논문에서는 1 ∼ 35 GHz 마이크로파주파수를 발진하며 이를 분석할 수 있는 반사계 회로 및 간섭계 회로를 제작, 전자기파의 반사 특성과 투과, 감쇠 특성을 분석해 플라즈마 파라미터를 측정하는 실험을 진행했다. 진공 환경에서 플라즈마를 방전하는 소스로는 유도 결합 플라즈마(Inductively coupled plasma, ICP) 및 고온 내화 양극 진공 아크 플라즈마(Hot refractory anode vacuum arc plasma, HRAVA plasma)를 사용했다. 유도 결합 플라즈마 플라즈마 소스에서 전자기파의 반사 및 투과, 감쇠 특성을 분석하고 이를 단일 랑뮤어 프로브(Single Langmuir probe)와 비교하는 실험을 진행했다. 측정 결과 반사 특성 및 투과 특성 분석을 통해 얻은 플라즈마 파라미터와 단일 랑뮤어 프로브를 통해 얻은 플라즈마 파라미터 간 유사한 값을 얻는 것을 확인할 수 있었으며 따라서 제작한 반사계, 간섭계 회로에 대한 신뢰성을 확보할 수 있었다. 고온 내화 양극 진공 아크 플라즈마 플라즈마 소스에서 마찬가지로 전자기파의 반사 및 투과, 감쇠 특성을 분석했으며 추가로 자기장을 이용해 국부적인 플라즈마 가둠 효과(Local plasma confinement effect)를 이용, 플라즈마를 투과하는 전자기파의 감쇠를 완화 시켜 이를 측정 및 분석하는 실험 또한 진행했다. HRAVA 플라즈마 소스에선 전자기파의 반사 특성을 통해 플라즈마 파라미터에 대한 결과를 얻었다. 투과 특성에서는 플라즈마 파라미터를 얻었으며 이에 대한 플라즈마 내 전자기파의 굴절과 실험 환경 분석을 통해 투과 특성에 대한 결과를 얻었다.
The correlation between the externally applied electromagnetic wave and the plasma frequency is represented by the reflection, transmission, and attenuation characteristics of the electromagnetic wave. The microwave reflecometer method is used as a method of measuring and analyzing the reflection ch...
The correlation between the externally applied electromagnetic wave and the plasma frequency is represented by the reflection, transmission, and attenuation characteristics of the electromagnetic wave. The microwave reflecometer method is used as a method of measuring and analyzing the reflection characteristics of electromagnetic waves applied to plasma, and the interferometer method is used as a method of measuring and analyzing transmission and attenuation characteristics of electromagnetic waves. In this paper, a reflectometer circuit and an interferometer circuit that can oscillate 1 ~ 35 GHz microwave frequency and analyze it are prepared. An experiment was conducted to measure the plasma parameters by analyzing the reflection characteristics, transmission and attenuation characteristics of electromagnetic waves. As a source for discharging the plasma in vacuum environment, an inductively coupled plasma (ICP) and a hot refractory anode vacuum arc plasma (HRAVA plasma) were used. An experiment was conducted to analyze the reflection, transmission, and attenuation characteristics of electromagnetic waves in an inductively coupled plasma plasma source and to compare them with a single Langmuir probe. As a result of the measurement, it was confirmed that similar values were obtained between the plasma parameters obtained through the reflection and transmission characteristics analysis and the plasma parameters obtained through a single Langmuir probe, and thus the reliability of the manufactured reflectometer and interferometer circuits was secured. The reflection, transmission, and attenuation characteristics of electromagnetic waves in the high-temperature refractory anode vacuum arc plasma source were similarly analyzed. In addition, an experiment was also conducted to measure and analyze the attenuation mitigation characteristics by using a magnetic field to mitigate the attenuation of electromagnetic waves propagating through the plasma using the local plasma confinement effect. In the HRAVA plasma source, plasma parameters could be obtained through the reflection characteristics of electromagnetic waves, the transmission characteristics, plasma parameters were obtained, and the results of transmission characteristics were obtained through refraction of electromagnetic waves in plasma and analysis of the experimental environment.
The correlation between the externally applied electromagnetic wave and the plasma frequency is represented by the reflection, transmission, and attenuation characteristics of the electromagnetic wave. The microwave reflecometer method is used as a method of measuring and analyzing the reflection characteristics of electromagnetic waves applied to plasma, and the interferometer method is used as a method of measuring and analyzing transmission and attenuation characteristics of electromagnetic waves. In this paper, a reflectometer circuit and an interferometer circuit that can oscillate 1 ~ 35 GHz microwave frequency and analyze it are prepared. An experiment was conducted to measure the plasma parameters by analyzing the reflection characteristics, transmission and attenuation characteristics of electromagnetic waves. As a source for discharging the plasma in vacuum environment, an inductively coupled plasma (ICP) and a hot refractory anode vacuum arc plasma (HRAVA plasma) were used. An experiment was conducted to analyze the reflection, transmission, and attenuation characteristics of electromagnetic waves in an inductively coupled plasma plasma source and to compare them with a single Langmuir probe. As a result of the measurement, it was confirmed that similar values were obtained between the plasma parameters obtained through the reflection and transmission characteristics analysis and the plasma parameters obtained through a single Langmuir probe, and thus the reliability of the manufactured reflectometer and interferometer circuits was secured. The reflection, transmission, and attenuation characteristics of electromagnetic waves in the high-temperature refractory anode vacuum arc plasma source were similarly analyzed. In addition, an experiment was also conducted to measure and analyze the attenuation mitigation characteristics by using a magnetic field to mitigate the attenuation of electromagnetic waves propagating through the plasma using the local plasma confinement effect. In the HRAVA plasma source, plasma parameters could be obtained through the reflection characteristics of electromagnetic waves, the transmission characteristics, plasma parameters were obtained, and the results of transmission characteristics were obtained through refraction of electromagnetic waves in plasma and analysis of the experimental environment.
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