微波放电等离子体点火初始阶段腔内电场的时空演化及其对功率耦合的影响
等离子体物理
2019-05-01 v1
摘要
在微波放电离子源(MDIS)内微波(MW)功率启动的初始阶段,等离子体及其电场在等离子体体积内随时间共同演化。本文报道了 MDIS 谐振腔中的时空演化模式,重点阐明了这些电场在功率耦合过程中的作用。电场及功率耦合过程的演化采用有限元方法(FEM)计算。与 PIC/MCC 或混合流体模型不同,此处 FEM 模型通过漂移-扩散方法使用含时泊松求解器。在体积内存在等离子体梯度时会产生双极电场,其与微波电场相互作用形成总电场,并在该演化期间持续变化。观察到主要功率耦合机制为电子回旋共振(ECR)方法,然而随着等离子体演化,模式随时间从 ECR 转变为离-ECR 型加热。当密度高于所发射微波频率 2.45 GHz 的临界密度时,在上密等离子体条件下,以上混杂共振(UHR)方法和静电(ES)离子声波加热方法形式的离-ECR 加热是重要的加热机制。在相似构型与运行环境下,将模拟得到的热电子温度与等离子体密度的时间演化与实验进行了间接验证。发现在低功率范围内实验结果与模拟吻合较好。
引用
@article{arxiv.1812.01956,
title = {Spatio-temporal evolution of electric field inside a microwave discharge plasma during initial phase of ignition and its effect on power coupling},
author = {Chinmoy Mallick and Mainak Bandyopadhyay and Rajesh Kumar},
journal= {arXiv preprint arXiv:1812.01956},
year = {2019}
}