Влияние емкостной составляющей на характеристики индуктивного ВЧ разряда низкого давления

• Автор: Ахмедова, Ирада Фаик кызы
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 122 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1 Обзор литературы

1.1 Введение

1.2 Индуктивный ВЧ разряд без магнитного поля

1.2.1 Проникновение полей в плазму

1.2.2 Поглощение ВЧ мощности плазмой

1.3 Индуктивный ВЧ разряд, помещенный во внешнее магнитное поле, способствующее возбуждению геликонов и косых Ленгмюровских
волн

1.4 Понятие эквивалентного сопротивления

1.5 Баланс мощности во внешней цепи индуктивного ВЧ разряда

Глава 2 Экспериментальные установки и методика измерений
2.1 Экспериментельные установки
2.2 Схемы источников плазмы
2.3 Способы организации разряда
2.4 Экспериментальная методика измерений величины
ВЧ мощности, поглощенной плазмой
2.5 Диагностика плазма
Глава 3 Особенности индуктивного ВЧ разряда низкого давления,
горящего В режиме Кр1<Яап,
3.1 Особенности индуктивного ВЧ разряда, наблюдаемые
при изменении величины мощности ВЧ генератора

3.2 Особенности индуктивного ВЧ разряда, наблюдаемые при изменении величины магнитного поля
3.3 Динамика параметров плазмы и величины поглощенной ВЧ
мощности при изменении внешнего магнитного поля
3.4 Влияние эффективного сопротивления антенны на свойства индуктивного ВЧ разряда
3.5 Результаты численного моделирования
Глава 4 Влияние емкостной составляющей на свойства индуктивного
ВЧ разряда низкого давления
4.1 Зависимость параметров плазмы от мощности ВЧ генератора
4.2 Зависимость параметров плазмы от магнитного поля
4.3 Самосогласованная модель разряда с независимыми индуктивным и емкостным каналами
4.4 Результаты математического моделирования
Заключение
Список литературы

Введение
Актуальность темы
В настоящее время индуктивный ВЧ разряд низкого давления широко применяется в промышленных плазменных технологиях благодаря своим свойствам: высокой концентрации электронов, достигаемой при относительно невысоком уровне ВЧ мощности, небольшой температуре электронов, а, следовательно, невысокому потенциалу плазмы относительно стенок, ограничивающих разряд, отсутствию контакта плазмы с металлическими электродами, возможностью использования в качестве рабочих химически активных газов. Очевидно, что развитие плазменных технологий неизбежно приводит к повышению требований к возможностям и параметрам источников плазмы, основанных на индуктивном ВЧ разряде. Усовершенствование таких источников плазмы может быть выполнено только на основе детального понимания физических процессов, происходящих в индуктивном разряде.
Индуктивный ВЧ разряд известен уже более ста лет. За долгие годы его исследования накоплен огромный экспериментальный материал, построены теоретические модели разряда, исследованы закономерности проникновения ВЧ полей в плазму и механизмы поглощения ВЧ мощности. Однако в последние десятилетия было показано, что большинство экспериментальных работ, посвященных исследованию индуктивного ВЧ разряда низкого давления, содержит систематическую погрешность, связанную с некорректным учетом потерь мощности в индукторе, поддерживающим разряд. Как оказалось, величина мощности, поглощаемая плазмой разряда при низких давлениях не тождественна мощности, отдаваемой ВЧ генератором во внешнюю цепь, а делится между активным сопротивлением внешней цепи и плазмой. ВЧ мощность поступает в плазму по двум каналам: индуктивному,
существующему благодаря току, текущему по индуктору или антенне, и емкостному, существующему благодаря наличию емкостной связи между антенной и плазмой. Взаимное влияние каналов, а также зависимость импеданса плазмы, передающего способность поглощать ВЧ мощность, от ее

где к2 = к: + к] - квадрат полного волнового числа, соз<9 = к(/к, у = + / —, V-
частота столкновений электронов с атомами и ионами. Разрешая (1.20) относительно О), получаем
В длинноволновом пределе, кс«сои, известном как геликонное, выражение (1.21) упрощается:
Поглощение здесь весьма слабое. В коротковолновом пределе поглощение значительно сильнее.
В литературе нет устоявшегося мнения о том, как называются волны, описываемые (1.23). Одни авторы называют их волнами Трайвелписа-Голда (ТгіуеІрісе-СоиИ), другие - косыми Ленгмюровскими [11].
Из уравнений (1.22) и (1.23) видно, что глубина аномального скин-слоя с/сои является естественной границей для обоих типов волн.
Первая экспериментальная работа [62], показавшая возможность возбуждения геликонов в газоразрядной плазме была опубликована Дж.Леханом и П.Тонеманном в 1965 году. Последовавшие за экспериментальной работой серия теоретических работ [26, 30-31], которые развивали принципы, полученные в работах Л.Вуда [97, 98], заложили основы фундаментальных исследований геликонов в ограниченной плазме.
Значительной вехой в развитии представлений о геликонах, возбуждаемых в плазме, явилась экспериментальная работа, опубликованная в 1970 году Р.Босвеллом [22]. Исследуя структуру и прохождение волн в
(1.21)

(1.23)