螺旋波等离子体中氩准分子离子能量分布的计算.ppt

螺旋波等离子体中氩准分子离螺旋波等离子体中氩准分子离子能量分布子能量分布 的计算的计算房同珍，江南，王龙房同珍，江南，王龙中科院物理所，北京，1000801.模型简介模型简介 物理和计算模型物理和计算模型 稳态电位的构造稳态电位的构造2.结果和对比结果和对比3.结论与讨论结论与讨论 物理模型物理模型 离子在一构造的电场中运动 准分子离子在收集极前0-2cm范围内随时间和空间均匀产生。离子初始速度为麦克斯韦分布只考虑准分子离子和中性原子的碰撞:Ar2+Ar Ar+2Ar 碰撞位置由蒙特卡洛方法决定：R:随机数，:平均自由程。遭遇碰撞的离子将被舍弃在每个划定的间隔 x(1m)内作用在离子上的力为常数 离子在最后一个x末的速度用来计算离子能量分布，能量计数间隔E为0.1 eV 计算模型计算模型(1)(2)(3)(4)：射频叠加信号的大小；：射频频率：粒子产生时的初相位；t：粒子经过x距离所需的时间。T：离子运行中的某时刻，即t 稳态电位构造稳态电位构造(5)(6)其中,a、b和 c为已知常数，xs为连接点位置，Vs为连接处电位。Miller等人的测量拟合结果 Fivaz等人的模拟结果(7)(8)连接处电场相等，可以得到参数d的表达式：(9)对(5),(6)式求导可得稳态电场的表达式：(10)方程(7)和(8)在空间上相连接就得到稳态电场E(x)。但由于放电功率，气压等参数不同，等离子体密度也不同，因此鞘层电位也不同，所以引入了调节因子。被射频信号调制的空间电场分布构造的稳态电场：xs=1mm,=1 计算结果与实验的对比计算结果与实验的对比外加磁场200G,放电气压0.5Pa,射频功率分别为500,1000和1500W的实验和计算结果。其中实线为计算结果。Prf(W)xs(mm)(cm)5000.1651.790.50.410000.21.990.450.315000.242.20.370.3表中数据为计算中所涉及到的参数的取值。可以看出，和随着功率增加而增加，xs随着功率增加而减小，总体上也是减小的。参数的物理意义：参数的物理意义：调节射频叠加信号的大小，影响峰宽：改变稳态鞘层电位，即离子能量分布的峰值位置。xs：用于调节鞘层的厚度。：平均碰撞自由程。后两者的变化会改变能量分布曲线的位形。以1000W为例，当改变时发生明显偏离当改变时发生明显偏离当xs变化时发生的偏离当平均自由程改变时发生的偏离 结论与讨论结论与讨论 离子能量分布峰值位置随功率增加而增加()峰宽随着功率增加而变宽()被接受的粒子在几个平均自由程内产生(0-2cm)准分子离子发生碰撞后变成别的种类粒子 根据计算结果的值可以推算一些等离子体参 数：b.已知n：Kr+Ar2+Kr+2Ar，=3.7510-14 cm-2 =3.3310-14 cm-2 n=7.51013 cm-3 a.已知n 放电气压：0.5 Pa n=1.21014 cm-3 可推得：=2.110-14 cm-2