A novel cylindrical Langmuir probe with an optimized probe structure and an additional guard tube is developed to obtain exact plasma electron densities. Using both this novel Langmuir probe and a conventional cylindrical Langmuir probe, a comparative measurement of low-density hot-filament discharge plasmas is performed. Although the plasma potentials and electron temperatures determined by the two probes are almost identical, the electron densities obtained using the conventional Langmuir probe are grossly underestimated by more than 10% compared to those from the novel Langmuir probe. The experimental results demonstrate that optimization of the structure of such cylindrical probes is very important, especially for reliable measurements of low-density plasmas using the Langmuir probe.
新規の最適化されたプローブ構造と追加のガード管を備えた円筒形ラングミュアプローブを開発し、正確なプラズマ電子密度を取得した。この新規ラングミュアプローブと従来の円筒形ラングミュアプローブの両方を用いて、低密度の熱フィラメント放電プラズマの比較測定を行った。両プローブによって決定されたプラズマ電位と電子温度はほぼ同一であったが、従来のラングミュアプローブを用いて得られた電子密度は、新規ラングミュアプローブによるものと比較して10%以上も大幅に過小評価された。実験結果は、ラングミュアプローブを用いた低密度プラズマの信頼性の高い測定には、このような円筒形プローブの構造最適化が極めて重要であることを実証している。