INCA——感应耦合阵列放电
等离子体物理
2021-07-02 v2
摘要
最近，一种用于低压下无碰撞电子加热与等离子体产生的全新概念在理论上被提出（U Czarnetzki 与 Kh Tarnev, Phys. Plasmas 21 (2014) 123508）。它基于周期性结构的涡旋场，这些涡旋场在速度空间中产生特定的电子共振。相关底层理论的更详细研究见 companion paper（U Czarnetzki, 提交至 PSST (2018), arXiv:1806.00505）。本文中，这一新概念通过 INCA（INductively Coupled Array，感应耦合阵列）放电首次得到实验实现。周期性涡旋场由一组小型平面线圈产生。结果表明，该阵列可放大至任意尺寸而保持其电学特性。实验证明了在约 1 Pa 及以下压力下的稳定工作。对功率耦合效率进行了表征，并观察到效率随压力降低而提高。研究了放电的空间均匀性，并给出了等离子体参数随功率和压力变化的行为。观察到等离子体密度随功率和压力呈线性标度，这是传统感应放电的典型特征。最值得注意的是，等离子体电势及相应平均离子能量清晰显示出超高能电子存在的证据，这归因于随机加热。在随机加热模式下，电子分布函数近似为麦克斯韦分布，但随着压力升高，它转变为经典感应放电中已知的局域特征分布函数。大面积加工或推力器可能是这一新等离子体源的应用方向。
引用
@article{arxiv.1806.02043,
title = {INCA - Inductively Coupled Array Discharge},
author = {Philipp Ahr and Tsanko V. Tsankov and Jan Kuhfeld and Uwe Czarnetzki},
journal= {arXiv preprint arXiv:1806.02043},
year = {2021}
}
备注
There is an accompanying theoretical paper by Czarnetztki (see abstract)