아르곤 유도 결합 플라즈마 충돌 방사 모델에서 비 맥스웰 전자 에너지 분포로 인한 영향 연구 = (The) effect of non-Maxwellian electron energy distribution on the collisional-radiative model of argon inductively coupled plasma

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 아르곤 유도 결합 플라즈마(Inductively Coupled Plasmas, ICPs)의 충돌 방사 모델(Collisional-Radiative Model)에서 비 맥스웰 전자 에너지 분포로 인한 영향성을 분석하기 위하여, 다양한 전자 에너지 분포 함수(Electron Energy Distribution Function)를 이용 하여 얻은 충돌 방사 모델의 결과 간 정량적 비교 및 분석을 수행 하였다. 기존 연구와 달리, 본 연구에서는 랭뮤어 탐침법을 이용, 고 에너 지 전자가 소실된 전자 에너지 분포 함수를 측정하여 충돌 방사 모 델을 계산하였다. 또한 이 결과를 측정된 플라즈마 변수(Plasma Parameters)로 가정한 이상적인 맥스웰 전자 에너지 분포 함수 기반 충돌 방사 모델과 비교하여 두 결과의 오차에 대한 정량적 비교 및 원인을 분석하였다. 아르곤(Ar) 플라즈마에서 광 방출 분광법(Optical Emission Spectroscopy)를 이용한 검증 결과, 실제 전자 에너지 분포 함수를 사용한 모델이 주요 아르곤 방출선(811.5 nm 등)의 전력 증가에 따 른 방출 세기 증가 경향을 더 우수하게 반영한다는 것을 확인하였 다. 또한 전자 밀도, 전자 온도 등의 확인에 빈번하게 사용되는 여 기종 밀도 비율법(Population density ratio method)에서 '소실된 (Depleted) 전자 에너지 분포 함수 모델'을 제시하여, 실험 결과와 비 교하였을 때 높은 정확성을 보임을 확인하였다.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서 론 1
• 제2장 이론적 배경 3
• 2.1 충돌 방사 모델 이론 3
• 2.2 랑뮤어 탐침법 이론 9
• 2.3 광 방출 분광법 이론 13
• 제3장 실험 방법 및 결과 해석 14
• 3.1 실험 설정 14
• 3.2 충돌 방사 모델 계산 결과 16
• 3.3 여기종 밀도 및 반응 계수 증가율 24
• 3.4 광 방출 분광법 실험 결과와 충돌 방사 모델 결과 간 비교 27
• 3.5 여기종 밀도비를 통한 분석 31
• 제4장 결 론 45
• 참 고 문 헌 47
• ABSTRACT 51