橫向磁場(chǎng)中氬氣射頻容性耦合等離子體的二維PIC-MCC模擬研究.pdf

1、在等離子體放電中，外加磁場(chǎng)有著廣泛的應(yīng)用。對(duì)于外加磁場(chǎng)對(duì)等離子體產(chǎn)生的影響，相關(guān)研究已經(jīng)開(kāi)展多年，但是仍然有許多問(wèn)題有待研究。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，數(shù)值模擬方法已經(jīng)成為獨(dú)立于實(shí)驗(yàn)過(guò)程的一種研究方法。其中流體模擬和PIC/MCC(Particle-in-cell/Monte Carlo Collision)模擬是常用的兩種手段。而相對(duì)于流體模型，PIC/MCC模型完全基于動(dòng)理學(xué)方法，對(duì)于全局域、非平衡問(wèn)題能夠給予較為全面的分析。然而由于計(jì)算量

2、大，是制約其發(fā)展的主要原因，目前對(duì)于二維PIC/MCC的數(shù)值模擬很少展開(kāi)，然而很多物理過(guò)程需要二維甚至二維以上的物理模型。因此高維研究的展開(kāi)不僅對(duì)于物理問(wèn)題的研究具有重要意義，而且對(duì)于相關(guān)工業(yè)設(shè)備的設(shè)計(jì)和優(yōu)化同樣具有指導(dǎo)意義。
　　在第一章中，我們將簡(jiǎn)要的給出等離子體的一般性質(zhì)及重要參數(shù);對(duì)于二維靜電PIC/MCC模型中使用的方法，我們?cè)诘诙轮薪o出了詳細(xì)的描述;而在第三章中，本文主要采用了二維PIC-MCC模型，對(duì)矩形腔室中，外

3、加橫向磁場(chǎng)，低氣壓氬氣容性耦合放電的影響進(jìn)行了較為細(xì)致的數(shù)值分析。分別就隨機(jī)加熱機(jī)制和歐姆加熱機(jī)制對(duì)于等離子體的影響進(jìn)行了研究和討論，并結(jié)合流場(chǎng)分布給出了鞘層中較為細(xì)致的物理過(guò)程。
　　在低氣壓射頻容性耦合放電中，典型的隨機(jī)加熱過(guò)程使得電子能量分布呈現(xiàn)出雙溫分布。在引入外加橫向磁場(chǎng)的放電中，我們主要就電子能量和密度分布隨磁場(chǎng)大小變化的演化過(guò)程進(jìn)行了模擬，給出了外加磁場(chǎng)對(duì)于放電的影響。數(shù)值實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)引入外加磁場(chǎng)，能夠增強(qiáng)鞘