プラズマ工学は光源や半導体・太陽電池製造になくてはならない技術として、あるいは人工の太陽をつくり発電を行う核融合発電の実現を目指した科学技術として発展してきました。
プラズマは現象の難しさもあり理解が難しいと言われていますが、本文は可能な限りわかりやすくするようにしています。
また、プラズマ現象の理解を容易にするため、超粒子シミュレーションの結果を取り入れました。
第1章 プラズマとは
プラズマ研究の歴史
プラズマの定義
プラズマの応用例
本書の構成
練習問題
第2章 プラズマの発生・維持
放電開始
各種放電プラズマ
直流放電
高周波放電
マイクロ波放電
練習問題
第3章 プラズマを記述する方程式とプラズマの特性
マクスウェルの方程式とプラズマの特性
デバイス遮蔽と境界領域
(電子)プラズマ振動
流体方程式とプラズマの電導率と誘電率
流体方程式
プラズマの電導率と誘電率
練習問題
第4章 プラズマ内の波
波の分散関係の求め方
プラズマを記述する方程式の線形化
電子プラズマ波とイオン音波
練習問題
第5章 拡散とプラズマ密度分布
拡散係数
拡散方程式と定常状態での密度分布
密度分布の時間変化
練習問題
第6章 プラズマの温度・密度の推定と容量結合形プラズマ源
電子温度と密度の推定
電子温度の推定
密度の推定
容量結合形プラズマ源
等価回路
電子温度・密度の推定
整合回路
練習問題
第7章 誘導結合形プラズマ源
誘導結合形プラズマ源
アンテナが容器上面に存在する誘導結合形プラズマ源
プラズマ内の電磁界
アンテナのインピーダンス
プラズマによる吸収パワー
練習問題
第8章 電磁波を用いた高密度プラズマ源
TM波用共振器付マイクロ波プラズマ源と表面波プラズマ源
共鳴吸収
TM波用共振器付マイクロ波プラズマ源と表面波プラズマ源
マイクロ波回路
電子サイクロトロン共鳴(ECR)プラズマ源
ヘリコン波を用いた高密度プラズマ源
練習問題
第9章 スパッタリングと直流マグネトロン放電
スパッタリング
直流グロー放電によるスパッタリング
平板形直流マグネトロン放電スパッタ装置
練習問題
第10章 プラズマ計測
静電プローブ計測
正イオン飽和領域
電子反発領域
電子飽和領域
分光計測
線スペクトル強度比による電子温度の測定
ドップラー広がりからのイオン(原子)温度の測定
干渉測定
練習問題
第11章 半導体プロセスへの応用
集積回路製造における主なプラズマプロセス
プラズマプロセス
薄膜形成
エッチング
灰化(アッチング)
プラズマ浸漬形イオン注入PIII
練習問題
第12章 プラズマの光源としての応用
プラズマからの主な電磁波放射
線スペクトル放射と再結合放射
制動放射とサイクロトロンの放射
エキシマからの放射
プラズマからの電磁放射の応用
蛍光灯
プラズマディスプレイ(PDP)
紫外ランプによる殺菌,分子の切断・置換
気体レーザ
練習問題
第13章 核融合発電への応用
発電への利用が期待されている核融合反応と放出エネルギー
ローソン条件
プラズマのトーラス磁界による閉じ込め
磁界中での荷電粒子の運動
回転変換
核融合炉の大きさの見積もり
練習問題
第14章 大気圧放電とその応用
大気圧放電
コロナ放電
誘電体バリア放電
アーク放電
大気圧放電の応用
電気集塵器
オゾン発生装置
都市ゴミ処理
練習問題
第15章 超粒子シミュレーション
超粒子シミュレーション
超粒子シミュレーションの詳細
計算手順
計算式の差分化と物理量の格子点への配分
タイムステップと格子間隔
中性粒子との衝突の影響
壁との相互作用,初期条件および計算終了の判断
XPDP1プログラムを用いたプラズマ現象の解析例
練習問題
練習問題解答
付録
参考文献
索引
