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Determination of the Electron Energy Distribution Function of a Low Temperature Plasma from Optical Emission Spectroscopy

  • The experimental determination of the electron energy distribution of a low pressure glow discharge in neon from emission spectroscopic data has been demonstrated. The method extends an approach by Fischer and Dose [5]. The spectral data were obtained with a simple overview spectrometer and analyzed using a strict probabilistic, Bayesian data analysis. It is this Integrated Data Analysis (IDA) approach, which allows the significant extraction of non-thermal properties of the electron energy distribution function (EEDF). The results bear potential as a non-invasive alternative to probe measurements. This allows the investigation of spatially inhomogeneous plasmas (gradient length smaller than typical probe sheath dimensions) and plasmas with reactive constituents. The diagnostic of reactive plasmas is an important practical application, needed e.g. for the monitoring and control of process plasmas. Moreover, the experimental validation of probe theories for magnetized plasmas as a long-standing topic in plasma diagnostics could be addressed by the spectroscopic method.
  • Die experimentelle Bestimmung der Elektronenenergieverteilungsfunktion einer Niederdruck Glimmentladung in Neon aus emissionspektroskopischen Daten wurde gezeigt. Die Methode erweitert einen Ansatz von Fischer und Dose [5]. Die spektroskopischen Daten wurden mit einem einfachen Uebersichtsspektrometer gemessen und mit Hilfe eines strikten probabalistischen Bayes'schen Ansatzes analysiert. Dieser Integrierte Datenanalyseansatz erlaubt die signifikante Bestimmung nicht-thermischer Merkmale der Elektronenergieverteilung. Die Ergebnisse zeigen Potential als nicht-invasive Alternative zu Sondenmessungen. Dadurch wird die Untersuchung raeumlich inhomogener Plasmen (Gradientenlaenge kleiner als die Abmessungen typischer Sondenschichten) und Plasmen mit reaktiven Bestandteilen moeglich. Die Diagnose reaktiver Plasmen ist eine wichtige praktische Anwendung, z.B. fuer die Beobachtung und Kontrolle von Prozessplasmen. Darueber hinaus koennte perspektivisch die experimentelle Ueberpruefung von Sondentheorien in magnetisierten Plasmen mit Hilfe spektroskopischer Methoden adressiert werden.

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Metadaten
Author: Dirk Dodt
URN:urn:nbn:de:gbv:9-000649-6
Title Additional (German):Bestimmung der Elektronenenergieverteilungsfunktion eines Niedertemperaturplasmas mit Hilfe optischer Emissionsspektroskopie
Advisor:PD Dr. Andreas Dinklage
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of Publication (online):2009/07/28
Granting Institution:Ernst-Moritz-Arndt-Universität, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät (bis 31.05.2018)
Date of final exam:2009/04/17
Release Date:2009/07/28
Tag:Bayes'sche Datenanalyse, EEVF, Emissionsspektroskopie
Bayesian Data Analysis, EEDF, Emission Spectroscopy
GND Keyword:Dünnes Plasma, Gaselektronik, Glimmentladungsspektroskopie
Faculties:Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät / Institut für Physik
DDC class:500 Naturwissenschaften und Mathematik / 530 Physik