L2P - Doppel-Langmuirsondensystem

Leistungsmerkmale:

• effiziente und zuverlässige Plasma-Charakterisierung
• Sonden-Reinigung durch Ionen- oder Elektronen-Beschuss
• Einzel- und Doppel-Sonden Modus
• azimuthal und axial räumlich aufgelöste Messung
• Software-unterstützte Messwerterfassung und -analyse

Einsatzgebiete:

• Charakterisierung von technischen Plasmen
• Plasma- und Prozesskontrolle
• Prozess-Entwicklung
• Grundlagenforschung in der Plasmatechnologie

Die JE PlasmaConsult GmbH entwickelte auf der Grundlage mehrjähriger Erfahrung in der Erzeugung und Kontrolle von technischen Plasmen ein fortschrittliches und doch kostengünstiges LANGMUIR Sondensystem (L2P).
Das L2P System ist in der Lage, im so genannten Einzel- oder Doppelsondenmodus zu arbeiten. Welcher Modus zu wählen ist, hängt von der konkreten Plasmaerzeugung und den Prozessanforderungen ab.

Das L2P LANGMUIR Sondensystem besteht aus vier Hauptkomponenten:

• LANGMUIR Einzel- oder Doppelsonde, mit Halterung, Vakuum-Dreh-/Schiebe-Durchführung und Anschlusskabeln
• L2P Interface mit Anschlusskabeln, welches die folgenden Merkmale aufweist:
  • Erzeugung der Sondenspannung
  • Verstärkung und Messung des Sondenstromes
  • Vollständige elektrische Isolation, um das Sondensystem elektrisch floatend zu halten
  • Sondenreinigung durch Ionen- oder Elektronenbeschuss, falls das System in verunreinigenden Plasmen eingesetzt wird
• RS 232 Schnittstelle
• Prämierte Software zur Datenerfassung, Auswertung and grafischen Darstellung. Die Software kann unter Windows 95/98/ME^TM und Windows NT4/2000/XP ^TM installiert werden.

Abhängig vom Sondensystem (Einzel- oder Doppel-LANGMUIR-Sonde), werden verschiedene Berechnungsalgorithmen verwendet. Im Falle der Einzelsondenmessung wird die Druyvesteyn-Methode angewandt, welche die Beziehung zwischen der EEDF und der zweiten Ableitung der Strom-Spannungs-Charakteristik verwendet, während für die Doppelsondenmessungen die Berechnung nach der Laframboise-Theory erfolgt.

Einzelsonden-Modus:

Grundsätzlich besteht die LANGMUIR Sonde aus einer Elektrode, die in ein Plasma gehalten wird. In der Einzelsondenkonfiguration wird der Strom durch die Sondenspitze, als Funktion der Spannung zwischen der Elektrode und der Plasmakammer gemessen. Die wichtigsten Plasmaparameter, die mit Hilfe dieses Modus identifiziert werden können, sind:

• Elektronen- und Ionendichte
• Elektronentemperatur
• Elektronenenergieverteilungsfunktion EEDF (electron energy distribution function)
• Plasma- und Floatingpotential

Die Einzelsonde sollte nicht in magnetisierten Plasmen benutzt werden.

Doppelsonden-Modus:

In der Doppelsondenkonfiguration wird der Strom als eine Funktion der zwischen den zwei Sondenspitzen angelegten Spannung gemessen. Dies ist besonders bei elektrodenlosen Entladungen (z.B. HF- und Mikrowellen angeregte Plasmen) und in Fällen ohne definiertem Referenzpotential notwendig. Die wichtigsten Plasmaparameter, die mit Hilfe dieses Modus identifiziert werden können, sind:

• Ionendichte
• Elektronentemperatur

Technische Daten:

Sondenspannung:  -120 V bis +120 V

Sondenstrom:         10^-4 mA bis 15 mA

messbare Plasmadichten:  10⁸ cm^-3 bis 10¹² cm^-3

Materialien:

• Sondenspitzen: Wolfram (Platin und andere Materialien optional)
• Probenkopf: Edelstahl
• mech. Durchführung: Aluminium
• Isolatoren: Al₂O₃

Sondenspitzendimensionen

• Länge: 10 mm (andere Längen optional)
• Durchmesser Einzelsonde:  0.25 mm (0.1 mm optional)
• Durchmesser Doppelsonde: 0.25 mm (0.1 mm optional)