초록 ▼

플라즈마를 진단하는 많은 방법이 있으나 그 중 Langmuir가 고안하여 이름 붙여진 Langmuir 탐침진단법은 간단한 장치와 해석방법으로 인하여 가장 널리 쓰이고 있는 플라즈마 진단법이다. 그러나 플라즈마에 자기장이 존재하는 경우에는 그 해석방법이 결코 간단하지 않으며 그에 따라 다양한 해석 방법들이 개발되어오고 있다. 이번 연구에서는 자기장이 존재하는 경우에 Langmuir 정전탐침을 이용하여 플라즈마 진단을 하기 위한 가장 첫 걸음으로서 자기장에 의하여 구속되어 있는 플라즈마가 정전탐침을 통하여 측정되기까지의 과정을 논의하고

플라즈마를 진단하는 많은 방법이 있으나 그 중 Langmuir가 고안하여 이름 붙여진 Langmuir 탐침진단법은 간단한 장치와 해석방법으로 인하여 가장 널리 쓰이고 있는 플라즈마 진단법이다. 그러나 플라즈마에 자기장이 존재하는 경우에는 그 해석방법이 결코 간단하지 않으며 그에 따라 다양한 해석 방법들이 개발되어오고 있다. 이번 연구에서는 자기장이 존재하는 경우에 Langmuir 정전탐침을 이용하여 플라즈마 진단을 하기 위한 가장 첫 걸음으로서 자기장에 의하여 구속되어 있는 플라즈마가 정전탐침을 통하여 측정되기까지의 과정을 논의하고, 이를 설명하는 모델로서 유효면적모델과 전자확산모델을 고찰해본다. 유효면적모델과 전자확산모델은 둘 모두 짧은 구간에서의 경향성은 실제의 실험적 사실과 일치함을 보이므로 타당한 해석방법이 될 수 있으나, 모델의 한계상 유효면적 모델은 자기장의 세기가 약해질수록, 반면 전자확산 모델은 자기장의 세기가 강해질수록 그 경향성을 벗어난다. 그러나 전자 확산모델의 경우 물리적 원리에 의하여 자기장이 존재할 경우 측정되는 전자 포화전류로부터 자기장이 없는 경우에 측정되어야 할 전자포화전류를 유추해 낼 수 있으며, 이로서 기존의 정전탐침진단법의 관계식을 이용하여 플라즈마의 전자밀도를 계산할 수 있다.

Abstract ▼

Langmuir Probe diagnostic methods are the most widely used simple and direct method which can measure various plasma parameters in high accuracy. When there exist the magnetic field in plasma, however, the analysis of the current-voltage curve measured from the probe is not simple, so there are many

Langmuir Probe diagnostic methods are the most widely used simple and direct method which can measure various plasma parameters in high accuracy. When there exist the magnetic field in plasma, however, the analysis of the current-voltage curve measured from the probe is not simple, so there are many empirical (or semi-empirical) diagnostic models to predict the plasma parameters. On this study, the process, how the probe measures the electron current in the magnetic field is in consideration. And as the first step of the analysis, two distinctive models are given; the Effective Area Model and the Electron Diffusion Model. The both have a good coincidence with the experimental results in some interval, but not in other as a result of their own limitation. Nevertheless, each model has its own advantage in estimating other phenomena, and especially, by the Electron Diffusion Model one can estimate the electron density regardless of the existence of the magnetic field.

목차 Contents

• 최종보고서(원자력대학생용) ... 1
• 요약 ... 2
• Abstract ... 2
• 1. 서론 ... 3
• 2. 이론적 분석 ... 3
• 2-1. 비자화 플라즈마의 Langmuir 정전탐침진단법 ... 3
• 2-2. 탐침의 유효면적 모델 ... 3
• 2-3. 전자확산 모델 ... 5
• 3. 실험장치의 구성 및 특징 ... 8
• 4. 실험 결과 및 논의 ... 9
• 4-1. 자기장의 세기에 따른 전자포화전류와 플라즈마의 밀도 계산 ... 9
• 4-2. 자기장과 탐침이 이루는 각에 따른 전자포화전류의 변화 ... 10
• 5. 결론 ... 12
• 참고문헌 ... 13