In this paper, we review the main challenges related to laser Thomson scattering on low temperature plasmas. The main features of the triple grating spectrometer used to discriminate Thomson and Raman scattering signals from Rayleigh scattering and stray light are presented. The main parameters influencing the detection limit of Thomson scattering are reviewed. Laser stray light and plasma emission are two limiting factors, but Raman scattering from molecules inside the plasma will further decrease it.In the case of non-thermal plasmas at high pressure, Thomson scattering is the only technique which allows us to obtain the electron density without any prior knowledge of the plasma properties. Moreover, very high 3D spatial and temporal resolutions can easily be achieved. However, special care still needs to be taken to verify that Thomson scattering is non intrusive. The mechanisms that will lead to possible measurement errors are discussed. The wavelength-resolved scattering signal also allows us to get direct information about the electron energy distribution function in the case of incoherent light scattering.Finally, we discuss some recent applications of Thomson scattering on atmospheric pressure plasma jets, but also in the field of electron collision kinetics. Thomson scattering can be applied on atomic but also molecular plasmas. In the latter case, one needs to take into account the possible contribution of rotational Raman scattering.
本論文では、低温プラズマにおけるレーザートムソン散乱に関連する主な課題について概説する。レイリー散乱および迷光からトムソン散乱信号とラマン散乱信号を弁別するために用いられる三重回折格子分光器の主要な特徴を提示する。トムソン散乱の検出限界に影響を与える主なパラメータを考察する。レーザー迷光とプラズマ発光は2つの制限要因であるが、プラズマ内の分子からのラマン散乱はさらに検出限界を低下させる。高圧非熱平衡プラズマの場合、トムソン散乱はプラズマの特性を事前に知ることなく電子密度を取得できる唯一の手法である。さらに、非常に高い3次元空間分解能と時間分解能を容易に達成できる。しかしながら、トムソン散乱が非侵襲的であることを検証するためには特別な注意が必要である。測定誤差をもたらす可能性のあるメカニズムについて考察する。非干渉性光散乱の場合、波長分解された散乱信号により電子エネルギー分布関数に関する直接的な情報を得ることができる。最後に、大気圧プラズマジェットおよび電子衝突動力学の分野におけるトムソン散乱の最近の応用について考察する。トムソン散乱は原子プラズマだけでなく分子プラズマにも適用可能である。後者の場合、回転ラマン散乱の寄与の可能性を考慮する必要がある。