真空ひばりの真空教室 Vol. 10
はじめまして! 真空（まそら）ひばりです。
この教室で皆さんに「真空」のことをいろいろレクチャーしていきます。よろしくネ♪
Vol.9のお話の中で、真空をつくる際に「プラズマ放電から発生したイオンで表面をたたく方法」があるという説明をしましたが、今回はその「プラズマ」についてのお話です。
真空を利用して薄膜を生成するときなどには、多くの場合プラズマを発生させます。
そのプラズマとは、真空中で放電などによってエネルギーを与えるときに、気体が電離する状態のことです。
プラズマ状態では、原子や分子を構成する電子が、原子核の束縛から離れて正イオンと電子に電離します。
このような気体を電離気体といい、とてもエネルギー状態が高くなっています。
プラズマを生成するためには、エネルギーの供給の仕方によって「放電電離」と「熱電離」、「光電離」の3つの方法があります。このうち真空技術で用いられるのは放電電離で、加える電流の種類によって直流放電、高周波放電、マイクロ放電、パルス放電などがあるんですよ。
プラズマのエネルギーで物質をたたく
ドイツの物理学者ガイスラーが発明したことでその名が付いた、ガイスラー管というガラス製の放電管の両端に、直流高電圧を加えると、圧力103Pa以下で放電電流、数十mA以下の安定した「グロー放電」という現象が見られます。グロー放電が起こるのは、低圧力の気体の中に高電圧を加えて強い電界をつくると、「絶縁破壊」という現象が生じて火花放電が起こるからなんです。
このプラズマを利用すると、材料の表面に薄い膜を生成することができます。たとえば、ターゲットにマイナスの高電圧をかけると、プラズマのプラスイオンがターゲットに衝突して、そこからターゲット材料を構成する物質が飛び出て、基板に薄い膜として付着させることができるんです。
それからもう一つ、プラズマの中で材料を蒸発させると、蒸気がプラズマの中を通過するときに、一部は電子と衝突してイオン化されます。これを高電圧をかけた基板に引っ張りこむことで、付着性に優れた膜を形成することができます。
プラズマは活性であるため、電子、イオン、励起された原子や分子（ラジカル）などがつくられ、皮膜の生成や加工、金属の溶解など、多くの真空技術分野で利用されています。
用語解説
イオン
中性の原子が、1個または数個の電子を失うか（プラスイオン）、あるいは1個または数個の電子を得て（マイナスイオン）生じる粒子をいう。
励起
原子や分子が外からエネルギーを与えられ、もとのエネルギーの低い安定した状態からエネルギーの高い状態へと移ること。