Two different types of microdischarge-integrated plasma sources have been operated at around the atmospheric pressure range. The discharge characteristics were diagnosed by optical emission spectroscopy (OES), laser absorption spectroscopy (LAS) and microwave transmission (MT) techniques. The dynamic spatiotemporal behaviour of excited atoms was analysed using OES and LAS and the temporal behaviour of the electron density was estimated using the MT method. In Ar and Xe/Ne gases, waveforms of the MT signal followed the current waveform in the rise period and lasted longer according to the recombination losses. However, in He the waveform followed the density of metastable atoms, reflecting the production of a large amount of electrons by the Penning ionization process with impurities. The estimated peak electron density in those plasma sources is of the order of 1012 cm−3, and the metastable atom density can reach 1013 cm−3. Thus, it is suggested that these sources can be potentially applied to convenient material processing tools of large area operated stably at atmospheric pressure.
大気圧付近の圧力範囲で、2種類の異なるマイクロ放電集積型プラズマ源を動作させた。放電特性は、発光分光法（OES）、レーザー吸収分光法（LAS）、マイクロ波透過法（MT）により診断した。励起原子の動的時空間挙動はOESおよびLASを用いて解析し、電子密度の時間的挙動はMT法を用いて推定した。ArおよびXe/Neガス中では、MT信号の波形は電流波形に追従し、再結合損失に応じてより長く持続した。一方、He中では、波形は準安定原子密度に追従し、不純物とのペニングイオン化過程による多量の電子生成を反映した。これらのプラズマ源における推定ピーク電子密度は10¹² cm⁻³のオーダーであり、準安定原子密度は10¹³ cm⁻³に達し得る。したがって、これらの源は、大気圧で安定に動作する大面積の簡便な材料処理ツールとして応用できる可能性が示唆される。