The hollow cathode discharge is a kind of plasma formation scheme in which plasma is formed inside a hollow structure, the cathode, with current to a nearby anode of arbitrary shape. In this scheme, electrons reflex radially within the hollow cathode, establishing an efficient ionization mechanism for gas within the cavity. An existence condition for the hollow cathode effect is that the electron mean-free-path for ionization is of the order of the cavity radius. Thus the size of this kind of plasma source must decrease as the gas pressure is increased. In fact, the hollow cathode effect can occur even at atmospheric pressure for cathode diameters of order 10-100 $\mu\textrm{m}$. That is, the "natural" operating pressure regime for a "micro hollow cathode discharge" is atmospheric pressure. This kind of plasma source has been the subject of increasing research activity in recent years. A number of geometric variants have been explored, and operational requirements and typical plasma parameters have been determined. Large arrays of individual tiny sources can be used to form large-area, atmospheric-pressure plasma sources. The simplicity of the method and the capability of operation without the need for the usual vacuum system and its associated limitations, provide a highly attractive option for new approaches to many different kinds of plasma applications, including plasma surface modification technologies. Here we review the background work that has been carried out in this new research field.
The Dielectric Barrier micro-hollow cathode structure and it's upper pD limitation are investigated for determining of optimum hollow cathode discharge condition. In experiment, discharge is sustained by AC diriving and investigated gas is pure Xe. From Experiment, Optimum pD range is lower than 0.72 torr.cm at pure Xe and Cu cathode.
아르곤 방전 기체의 음 글로우 영역에서 자발적 직동의 광검류 신호를 관찰하였다. 자발적 진동의 광검규 신호는 3 mA 보다 낮은 땅선 전류에서 나타난다. 준안정 준위의 인자 밀도 변화와 1s-2p 전이의 방출 세기를 동시에 측정한 결과, 자발적 진동 신호를 발생시키는 메커니즘 중의 한 가지는 느린 전자의 충돌에 의한 준안정 준위 원자의 단계적 이온화이다.
We report the observation of line shapes in the optogalvanic spectrum, which are different from those of absorption, for transitions origination from the $3P_2$ ($1s_5$ in Paschen notation) metastable level of argon. The OG line shapes resemble those of absorption and be used to diagnose the characteristics of the discharge plasma. The measured plasma temperatures of Ar hollow cathode discharge for several metal cathodes are about 620~780K at discharge current of 7~10mA.
회토류와 악티늄족 원소의 현장분석을 목적으로 휴대용 극미량 분석용 원자 분광계인 Electrothermal-Hollow Cathode Glow Discharge Spectrometry(Et-HCGDS)가 제작되었다.본 분광계의 기본 구조는 전기열과 글로우 방전에 기초를 두고 있으며 본 분광계가 미량의 원소분석에도 유용함을 실험적으로 살펴보았다. 본 연구는 새로이 제작된 Et-HCGDS라는 글로우방전 시스템을 사용하여 공기의 저온 플라스마를 만들고 여기서 얻은 공기의 방출 스펙스럼에 관하여 연구하였다. 본 연구를 통하여 Et-HCGDS를 사용할시에 공기가 흐름가스로 유용하며 이 경우 대기의 분석도 쉽게 이루어질 수 있음을 알았다. 글로우 방전을 이용하여 관찰한 공기의 방출 스펙트럼의 분석을 통하여 볼 때 거의 질소에 의한 방출이 전 자외선과 가시광선 영역에서 골고루 나타남을 살펴보았다. 공기를 흐름가스로 사용할 시에도 여러파장 영역에서 미량 분석이 가능함을 알았다. 이 결과는 앞으로 Et-HCGDS를 사용하여 현장에서 공기만을 사용하여 분석을 수행할 경우에 필요한 기초 자료로 활용될 수 있으리라 본다. 본 연구에서 수행한 공기 방출 스펙트럼의 분석은 대기 분석 및 물질 분석에도 중요한 기초자료로 쓰이게 되리라 기대하며 이와 더불어 방출을 이용한 분광분석에서 공기로 인한 간섭 스펙트럼등을 이해하는 경우에도 중요한 참고자료로 활용되리라 본다.
Electrothermal Vaporization-Hollow Cathode Glow Discharge-Atomic Emission Spectrometer(ETV-HCGD-AES)를 이용하여 혈청과 뇨에 함유된 중금속 원소들의 분석을 시도하였다. 먼저 글로우 방전셀을 목적에 맞게 설계하고, 미국 NIST로부터 구입한 표준시료인 혈청과 뇨를 사용하여 미량분석을 위한 기초실험을 수행하였다. 전처리를 하지 않은 시료의 분석에서 새로이 개발한 ETV-HCGD-AES는 수은이나 납 등의 검출에서 ICP-OES보다 상대적으로 전처리가 거의 필요없었으며 감도와 선택성에서도 우수함을 관찰하였다.
We measured the optogalvanic signal and discharge voltage-current(V-I) curve under the two different discharge conditions with different buffer gases, Ar, and Ne. When the Gd was used as a cathode material at low discharge current less than 10mA, a significant change was observed in the current-voltage curve. Time resolved optogalvanic signal measurement were measured by the diode laser of which wavelengths correspond to metastable transition line of these gases (Ar, Ne). From these measurements, we found that the characteristics of the V-I curve strongly depend on the Penning ionization process.
Titanium carbide(TiC) films, known as having excellent characteristics of resistance to wear and corrosion, were deposited on SUS-304 sheets using HCD(Hollow Cathode Discharge) reactive ion plating with acetylene gas as the reactant gas. The characteristics of TiC films were examined by X-ray diffraction, micro-Vickers hardness tester, ${\alpha}$-step, SEM(Scanning Electron Spectroscopy), ESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis), and AES(Auger Electron Spectroscopy) and the results were discussed with regard to the changes of various deposition conditions(bias voltage, acetylene flow rate, temperature).
A hollow cathode which has extremely stable discharge characteristic has been developed. This is composed of the two separated lanthanum hexaboride ($LaB_6$) of a disk type in the tube as the electron emitters. The way of design is of great advantage to extend the surface discharge area of the $LaB_6$, which is also useful for optimal fixing of the $LaB_6$. The hollow cathode is capable of producing 30 kW (100 V, 300 A) of power continuously.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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