• Journal of Korean Vacuum Science & Technology
• /
• 제7권1호
• /
• pp.18-22
• /
• 2003

The optogalvanic effect is proposed and demonstrated as a technique for Penning ionization in a discharge of mixtures of metal vapors and rare gases. The gadolinium and argon mixture is used as a prototype. The lowest metastable of argon, 3P$_2$ (ls$\_$5/ in Paschen notation) at 93144 cm$\^$-1/, is within kT from the excited states of Gd ion. Thus Penning ionization occurs to an excited states of the ion. This process strongly alters the optogalvanic signal and has its own signatures.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국전기전자재료학회 1997년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.515-517
• /
• 1997

In this paper, the penning effect was studded to control accelerating of the ionization that means Increasing of cross-sectional collision through penning reactions in the plasma cells of Hg-Ar-Ne (x: 10-x, 60Torr) gas discharge under various concentrations of Ar.

• 한국전기전자재료학회논문지
• /
• 제18권9호
• /
• pp.870-875
• /
• 2005

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.

• Current Applied Physics
• /
• 제18권11호
• /
• pp.1375-1380
• /
• 2018

Atmospheric-pressure plasma has a great potential in many applications due to its simplicity rather than low pressure plasmas. In material processing, biomedical applications, and many other applications, the input power, gas flow rate, and the geometry of electrode have been mainly considered and studied as important external parameters of atmospheric-pressure plasma control. Besides, since the atmospheric-pressure plasmas are typically generated in an open air, the relative humidity is difficult to control and can change day by day. Therefore, the relative humidity cannot be ignored for plasmas. Thus, in this work, the atmospheric-pressure plasma jet was characterized by changing relative humidity, and it was found that the increase in electron density and OH radicals are due to Penning ionization between helium metastable and water vapors at higher humidity condition.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 1997년도 하계학술대회 논문집 E
• /
• pp.1672-1674
• /
• 1997

In this paper, the penning effect was studied to control accelerating of the ionization that means increasing of cross-sectional collision through penning reactions in the plasma cells of Hg-Ar-Ne (x:10-x, 60Torr) gas discharge under various concentrations of Ar.

• 한국전기전자재료학회논문지
• /
• 제20권7호
• /
• pp.650-657
• /
• 2007

This paper had mentioned about CCP light source application for increasing the efficiency of Xe lamp the mercury-free lamp. In order to increase the efficiency of Xe EEFL, we designed and manufactured the lamp used by mixture gas of Xe, Ne and He. Also, we have analyzed the electrical and optical properties with the firing voltage, sustain voltage, paschen's curve, wall charge, and capacitance. As a result, the firing voltage decreased by increasing the ration of mixture gas. and, It is owing to include the gas with high ionization energy. The firing voltage decreased in condition happening the penning effect, Because the ion of metastable state created from penning effect, Which can encourage the ionization phenomena. Also, the wavelength of 467.12 is increase. because of the energy transition in the wavelength of 147 nm. therefore, we can know about the affection of phosphor with UV emission properties. Through an experiment, Xe 100 % and Xe 75 % confirmed same spectrum properties by each mixture gas ratio. In the case of Xe 50 %, spectrum properties appeared Xe discharge and Ne-He discharge. That analyzed an electrical and optical properties. Therefore, confirmed that is excellent because properties of firing voltage, wall charge, capacitance in Xe 50 %, Ne : He = 9 : 1. We offered parameter in inverter manufacture and lamp manufacture by electrical and optical properties.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.523-523
• /
• 2013

대기압 제트 플라즈마는 의료산업 및 재료공정, 정수, 기체흐름 제어 등 다양한 분야에 적용을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 뿐만 아니라 구동 조건에 따라 다양한 방전 모드가 존재하며, 이에 따라 발생된 플라즈마의 광학적 및 전기적 특성도 매우 다르게 나타나기 때문에 과학적으로도 새로운 현상들이 속속 발표되고 있다. 대기압 제트 플라즈마에서 중요한 과학적 현상 중 하나인 스트리머(streamer) 혹은 플라즈마 총알(plasma bullet)은 수-수십 kHz의 저주파 전압으로 구동 시 특정 조건에서 발생하는 현상으로, 최근 들어 시간분해능이 높은 ICCD 카메라를 이용하여 스트리머의 발생 및 전파에 대한 새로운 현상의 발견과 다양한 물리적 이해가 시도되고 있다. 본 연구에서는 헬륨 대기압 제트 플라즈마에 포함된 질소 함유량에 따른 다중 스트리머의 발생 및 기작의 이해를 시도하였다. 구동 전압 및 주파수, 헬륨기체의 유량, 전극 구조 및 간격 등 모든 조건이 동일한 상태에서 질소기체의 함유량을 증가시킬수록 특정 영역에서 스트리머의 개수가 증가하는 것을 관찰되었다. 또한 $N_2{^+}$의 방출광 세기가 헬륨 및 산소 원자의 방출광보다 지배적인 것으로 측정되었으며, 이는 헬륨 플라즈마에서 흔히 나타나는 헬륨 metastable에 의한 질소분자의 페닝 이온화(Penning ionization) 때문이다. 본 연구팀은 페닝 이온화($He^*+N_2{\rightarrow}He+N_2{^+}+e$)로 인해 추가적으로 발생하는 전자가 다중 스트리머 발생에 중요한 역할을 하는 것이라 제안한다. 좀 더 심화적인 분석을 하고자 헬륨-질소 플라즈마에서 주된 여러 가지 반응식을 이용하여 페닝 이온화에 의한 이온화율 및 전자의 직접적인 충돌에 의한 질소, 헬륨의 이온화율의 계산을 수행하여 특정 영역에서 헬륨의 이온화율보다 질소 페닝 이온화율이 더 커지는 것을 확인하였다.

• 한국진공학회지
• /
• 제14권1호
• /
• pp.17-23
• /
• 2005

본 논문은 글로우방전 질량분석법(Glow Discharge Mass Spectrometry: GDMS)을 이용하여 구리 박막내의 미량 불순물의 농도분석과 음의 기판 바이어스에 대한 구리 박막내의 불순물의 농도변화에 대해서 고찰하였다. 구리 박막은 실리콘 기판 위에 비질량 분리형 이온빔 증착장비를 이용하여 기판 바이어스를 걸지 않은 경우와 -50 V의 기판 바이어스를 걸은 상태에서 증착하였다. 전기를 통하지 않는 분석 샘플의 경우, 직류(DC) GDMS에 의한 분석시, 샘플 표면에서의 charge-up 효과에 의해 분석에 어려움이 있었지만, 본 실험에서는 간편하게 분석이 가능하도록 샘플을 알루미늄 포일(foil)로 감싸서 구리 박막으로부터 실리콘 기판 뒤의 샘플 홀더까지 전기적 접촉이 이루어지도록 하였다. 구리 타겟과 증착된 구리 박막들에 대한 GDMS 분석결과에 의해서, 전체적으로 박막내의 불순물의 양이 음의 기판 바이어스에 의해 줄어듦으로써 구리 박막의 전체 순도를 높일 수 있다는 것을 알게 되었다. 음의 기판 바이어스에 의한 불순물들의 농도변화는 각각의 불순물의 이온화 포텐셜의 차이에 의한 것으로, 박막 증착시 플라즈마내의 Penning ionization effect와 본 논문에서 제시한 이온화 과정에 의해 각 불순물의 농도변화가 설명되어질 수 있었다. 또한, 기판 위에서의 구리 이온들의 충격에 의한 cleaning effect도 박막내의 불순물의 농도변화에 기여했다고 판단된다.

• 한국진공학회지
• /
• 제15권5호
• /
• pp.451-457
• /
• 2006

벌집형 양극 셀 구조를 가지는 스퍼터 이온펌프를 제작하여 그 성능을 측정하고 기존의 원통형 구조와 비교하였다. 원통형 구조는 원통과 원통 사이에 기체의 이온화에 크게 기여하지 못하는 공간(dead space)이 전체의 10 % 정도 존재하는데, 벌집형 구조에서는 이러한 공간이 없으므로 이론적으로는 배기성능 또한 최대 10 % 정도 향상될 것으로 예측된다. 이러한 점에 착안하여 본 연구에서는 원통형 및 벌집형 셀 구조의 스퍼터 이온펌프를 제작하여 배기성능을 측정하여 서로 비교하였다. 그 결과 벌집형 구조가 원통형 구조에 비해 압력 구간에 따라서 $5%{\sim}11%$ 정도 배기속도가 높은 것으로 나타났다.

• 한국세라믹학회지
• /
• 제40권8호
• /
• pp.739-745
• /
• 2003

In $N_{x}$ films were deposited on soda-lime glass without substrate heating by reactive dc magnetron sputtering using indium (In) metal target. Depositions were carried out under various total gas pressures ( $P_{tot}$) of mixture gases (Ar+$N_2$ or He+$N_2$). He gas was introduced to $N_2$ gas in order to enhance the reactivity of nitrogen on film surface by the "penning ionization". Plasma impedance decreased greatly when 20% or more introduced the $N_2$ gas. This is due to the In $N_{x}$ layers formed on target surface because a secondary electron emission rate of InN is small compared with In metal. XRD patterns of the films revealed that <001> preferred oriented polycrystalline In $N_{x}$ films, where the crystallinity of the films was improved with decrease of $P_{tot}$ and with increase of $N_2$ flow ratio. The improvement of the crystallinity and stoichimetry of the In $N_{x}$ films were considered to be caused by an increase in the activated nitrogen radicals and also by an increase in the kinetic energy of sputtered In atoms arriving at growing film surface, which should enhance the chemical reaction and surface migration on the growing film surface, respectively. Furthermore, the films deposited using mixture gases of He+$N_2$ showed higher crystallinity compared with the film deposited by the mixture gases of Ar+$N_2$.$.EX>.