Matcher 플라즈마 matching

2004.06.19 16:58

관리자 조회 수:19593 추천:270

주정훈 교수님의 답변에 진심으로 감사드리며 설명에 이해가 충분히 되었으리라 생각됩니다. 한구가지 첨부하고자 합니다.

1. 특히 RF를 사용하는 경우에 matching이라는 개념을 자주 사용하게 되는데 power supply에서 load에 보내는 출력의 최적 조건은 power supply의 내부 저항과 같은 크기의 load저항일 때입니다. 이는 물리책에도 나오니 참고하기 바람니다. 이조건을 사용자가 쉽게 사용하도록 하기 위해서 제작되는 power supply는 50ohm impedence를 갖도록 설계되어 있습니다. 따라서 외부의 각종  impedence를 갖는 load저항을 50ohm에 맞도록 하는 작용을 matching network에서 수행합니다. 이들 matching network은 network구성 방법에 따라서 여러 종류 (기본적으로 pi network, T network 등)가 있으며 되도록이면 이곳 m/n에서 power 손실이 적도록 하는 설계합니다. 아울러 상업된 장비에서는 사용자가 직접 동작시키지 않고 이 조건에 빨리 도달하도록 automatching이라는 방법을 사용하기도 합니다. 이는 load서 되올아 오는 power를monitor해서 가장 효율이 좋은 조건, 즉 50ohm의 load저항이 되도록 하는 것이라 생각하면 좋습니다.
하면 이들 matching 방법은 어떤 기준으로 바뀔까는 플라즈마의 발생 방법, 즉 내가 power의 어떤 성분를 이용하고자 하는 가에 따라서 달라지거나 혹은 기본적인 패텬에서 수정을 가하게 됩니다. 다음을 참고하세요.

2. power 는 전류*전압으로 구성되어있습니다. 잘 아시겠지만 이 두가지가 하는 역할을 보면 서로 다릅니다. 먼저 플라즈마의 발생을 생각할 때 이온화 과정이 필수적임을 잘 아실 것입니다. 이온화를 위해서는 전자의 가속, 즉 전자가 에너지를 얻어야 합니다.(이전에 여러번 설명했습니다.)이들 에너지는 외부로 부터 공급되는 power에서 얻어지게 되는데 외부 power로 부터 만들어 지는 전기장 속에서 전자들은 쉽게 가속되더 에너지를 얻게 됩니다. 따라서 전자를 가속하기 위해서는 전기장이 필요하고 전기장을 만들어 주기 위해서는 반응기 내의 전극간에 전위차를 형성시켜야 하며 power의 전압 성분은 여기에 활용되게 됩니다. 이렇게 전극간의 전기장의 형성을 통하여 전자를 가속하여 플라즈마를 만드는 방법을 capacitively coupled plasma (cCCP) source이라고 합니다. 하면 외부 power의 전류는 전자에 power를 전달하는데 아무런 역할을 하지 않는가라고 질문할 수 있을 것 입니다. 전극에 흐르는 전류에는 플라즈마의 이온 전류가 대부분으로 이온이 전극에 입사할 때 방출되는 이차전자들은 플라즈마를 유지하는 주요한 인자가 되기도 합니다.아울러 집에서 사용하는 곤로와 같은 코일형태의 안테나에 RF 전주가 흐르게 되면 흐르는 전류로 부터 공간내에 시간에 따라 변하는 자기장이 형성되고(암페어 법칙) 이들 자기장은 다시 유도 전기장(페러데이 법칙)을 만들어 이들 전기장에 의해서 전자는 가속을 받게 됩니다.
이렇게 해서 플라즈마를 만드는 방법을 inductively coupled plasma(ICP) source라고 합니다. 따라서 외부의 power supply는 특히 전자에 에너지를 공급하는 에너지 공급원이며 power supply의 질은 만들어지는 플라즈마의 질을 좌우하게 됩니다.
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