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3.2.1 電性檢測

本實驗之電性檢測分為電壓與電流檢測、電漿消耗功率計算,對於兩者之量測 方法與計算 做說明 , 此外,本實 驗皆使 用 示 波 器(DPO 2014 Digital Phosphor Oscilloscope, Tektronix, Inc.)進行波形之記錄。

1. 電壓與電流檢測

本實驗將 MGU 與一已知大小之電阻(300 Ω)串聯,並藉由量測該電阻的電壓 波形,以歐姆定律推得電流波形。進行量測時,使用高壓探棒(HPV-18HF, Pintek Electronics Co., Ltd)量測電源供應器所輸出之電壓波形、以電壓探棒(Tek P6139A, Tektronix, Inc.)量測串聯電阻之分壓波形。最後,將串聯電阻之分壓除以串聯電阻 值即可得到電流波形。

2. 電漿消耗功率計算105, 106

因介電質放電系統為絲狀放電模式,其電流尖峰之時間尺度約為數 ns,此時 間尺度會因示波器與探棒的頻寬而受限,故無法完整的記錄絲狀放電電流、低估電 漿消耗功率,而使用利薩如圖形(Lissajou’s figure)進行電漿消耗功率之計算。

電漿平均消耗功率(P)之定義為單位週期(T)之能量損耗,在一週期內之能量損

又儲存在串聯電容上之電量微分後為流經系統之電流: Pintek Electronics Co., Ltd)量測電源供應器所輸出之電壓波形、以電壓探棒(Tek P6139A, Tektronix, Inc.)量測串聯電容之分壓波形,量測之電源供應器輸出電壓與 串聯電容之分壓的差值即為跨於電漿上之電壓,並以串聯電容之分壓乘以串聯電 容大小得到儲存於電容的電量後,將上述兩者進行積分,計算得 MGU 的消耗功 率。

3.2.2 電漿放光光譜

電漿放光光譜為其重要特性之一,當電子與氣體原子或分子進行非彈性碰撞 時,可使原子或分子中之電子由低能階躍遷至高能階,位於高能階之電子回到較低 能階狀態時則可能以放光的形式作為其能量釋放的途徑,因為不同的原子與分子 都有其各自的能階分布,而會有其特徵光譜,故可由電漿放光光譜得到電漿氣氛的 特性資訊。欲進行電漿放光光譜的分析,則需要進行電漿放光收取,並將收取得到 的光,通過光柵進行分光,並記錄下不同波長下的光強度。

因微電漿之尺度很小,故於本實驗中將其視為點光源,以進行微電漿放光收取。

根據光學原理,一置於凸透鏡焦距上之點光源,通過此凸透鏡後會呈平行光,而此 平行光再通過另一凸透鏡時,則會聚焦在其焦距上,故本實驗中將微電漿放在凸透 鏡A 之焦距處,將凸透鏡 A 與凸透鏡 B 以光學模組進行串接,使兩者之光軸位於 同一中心軸上,並將光纖置於凸透鏡 B 另一側之焦距處,使微電漿放光可被光纖 收取。

光纖之另一頭則接上光譜儀(Ocean USB 4000, Ocean Optics, Inc.)並連接電腦,

以得到180 nm 至 890 nm 的分光光譜資訊。