Dutinová laserová absorpční spektroskopie (anglicky Cavity Ring-Down Spectroscopy, zkratka CRDS) pracuje na principu pohlcování laserového záření o dané vlnové délce atomy a molekulami v plazmatu. Laserový paprsek vytvářený v laditelném laseru barvivem, jež je excitováno pulzním laserem čerpacím, je zaveden do dutinového rezonátoru, který tvoří dvě téměř nepropustná kulová zrcátka umístěná odraznou vrstvou souose proti sobě. V této dutině laserový parsek podstupuje mnohočetné odrazy, čímž se výrazně prodlouží jeho dráha pohlcujícím prostředím plazmatu. Z postupného poklesu intenzity záření v dutině lze poté stanovit absolutní koncentraci atomů a molekul v plazmatu. Tuto diagnostickou metodu lze kromě stanovování koncentrací základních stavů použít i k určení trendů v koncentraci záporných iontů či k sledování výskytu metastabilních stavů.

Systém CRDS sestává z čerpacího laseru InnoLas SpitLight 400 a barvivového laditelného laseru Radiant Dyes NarrowScan.

Čerpací laser InnoLas SpitLight 400

• generace záření: Nd:YAG tyče s pulzním čerpáním
• emitované vlnové délky: 1064 nm (základní), 532 nm a 355 nm
• frekvence pulzů a jejich trvání: 10 Hz, 6–7 ns
• energie v pulzu: 400 mJ (pro 1064 nm), 300 mJ (pro 532 nm) a 120 mJ (pro 355 nm)
• průměr svazku: 6 mm

Barvivový laditelný laser Radiant Dyes NarrowScan

• konfigurace: základní plus frekvenční konverze (FCU), FCU sledování a optogalvanická kalibrace
• laditelný rozsah a ladicí element: 330–800 nm, zrcadlo
• teoretická šířka pásma pro 600 nm: 0,06 cm^–1 (2,16 pm)

Elektrostatická Langmuirova sonda pracuje na principu měření elektrického proudu procházejícího tenkým drátkem do plazmatu v závislosti na rozdílu elektrických potenciálů mezi sondou a okolním plazmatem. Na rozdíl od optické emisní spektroskopie se tudíž jedná o metodu invazivní. Ze změřené volt-ampérové charakteristiky je posléze možné odvodit důležité lokální charakteristiky plazmatu jako např. koncentraci elektronů a iontů, teplotu elektronů či jejich rozdělovací funkci v závislosti na energii nebo plovoucí a plazmový potenciál. Tyto charakteristiky jsou důležité jak pro důkladné pochopení fyzikální a chemických procesů probíhajících v plazmatu, tak i pro potřeby jeho počítačových simulací.

Specifikace:

• hrot sondy: válcový o průměru 0,15 mm a délce 10 mm rozsah napětí: od –200 V do +100 V
• rozsah proudů: od –100 mA do 1000 mA
• časové rozlišení: cca 2,5 µs

Hiden Analytical EQP 300 je analyzátor energie iontů spojený s kvadrupólovým hmotnostním analyzátorem. Umožnuje získání energiových a hmotnostních spekter iontů z plazmatu, přičemž ionty mohou být extrahovány přímo z plazmatu nebo vytvořeny z neutrálních částic v ionizačním zdroji. Přístroj lze využít například k určení složení výbojového plazmatu, parciálních tlaků plynů ve vakuové komoře, energií iontů dopadajících na rostoucí vrstvu nebo k přibližnému určení potenciálu plazmatu. Měření lze vyhodnocovat v závislosti na čase, a tak je možné zkoumat i přechodové jevy.

Přístroj je vybaven těmito základními funkčními částmi:

• systém pro extrakci iontů z plazmatu 
• zdroj elektronů pro ionizaci neutrálních částic (energie elektronů až 150 eV)
• 45° sektorový elektrostatický analyzátor pro určování energie iontů (rozsah 200 eV, detekce kladných i záporných iontů)
• kvadrupólový hmotnostní filtr umožňující filtrování částic podle poměru m/q (poměr hmotnosti a náboje částice, rozsah do 300 amu)
• detektor iontů – dynodový elektronový násobič (až 20000000 dopadů za sekundu)

Jedním z vhodných nástrojů diagnostiky plazmatu je optická emisní spektroskopie, jejíž velkou výhodou oproti jiným metodám je její neinvazivnost – neruší vlastní proces. Snímá se při ní pouze záření plazmatu. Naměřené spektrální intenzity poskytují informace o obsazení různých excitovaných stavů atomů a molekul v plazmatu, z nichž lze stanovit významné parametry plazmatu (např. stupeň ionizace atomů a molekul nebo stupeň disociace molekul). Hlavními součástmi optického spektrometru jsou monochromátor a detektory intenzity záření.

Optický spektrometr Jobin Yvon THR 1000

Specifikace:

• konfigurace: asymetrický Czerny–Turner
• ohnisková vzdálenost: 1000 mm
• difrakční mřížka: holografická 110×110 mm, 1800 vrypů/mm
• disperze: 0,5 nm/mm při 500 nm
• rozlišení: 0,005 nm při 500 nm a šířce vstupní štěrbiny 10 µm

Systém pro detekci intenzity záření:

• fotonová čítací hlava Hamamatsu H 3460-04
• vícekanálový čítač Stanford Research System SR 430
• fotonásobiče různých druhů

Pro rychlou analýzu záření plazmatu lze využít i snadno přenosný spektrometr OceanOptics HR4000.

Spektrometr OceanOptics HR4000

Specifikace:

• konfigurace: symetrický křížený Czerny-Turner
• vstupní štěrbina a difrakční mřížka: 5 µm, 300 vrypů/mm
• rozsah vlnových délek a rozlišení: 200–1100 nm, cca. 0,75 nm
• detektor: Toshiba TCD1304AP s 3648 pixely a OFLV filtrem pro potlačení vyšších difrakčních řádů