放电参数变化对电感耦合等离子闭式等离子体空间分布特性研究

• 作者: 林茂 徐浩军 魏小龙 韩欣珉 武颂尧
• 来源期刊: 电工技术学报
• 学科: 工学
• 关键词: 电感耦合等离子体 射频功率 放电线圈 参数空间分布
• 年，卷（期）: 2022,（5）
• 所属期刊栏目: 高电压与放电
• 页码范围: 1294-1304
• 页数: 11页
• 分类号: TM31
• 语种: 中文
• DOI: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.210022

摘要

射频电感耦合等离子体(ICP)在实际放电过程中,线圈的构型、电源参数、气压等外部工质条件的变化均会对结果产生较大影响,依靠实验很难得到多外部条件对ICP参数分布的影响机理和规律,因此需要结合仿真和实验的方法进行分析.该文通过建立感性线圈的电磁学有限元模型,分析不同线圈构型下射频电磁场在等离子体内部的空间分布,研究放电参数(线圈构型、功率大小)对等离子体分布影响和E-H模型下放电形态的跳变过程,并观察进入稳定H模式后电源参数的变化规律,为等离子体源的小型化工程应用提供理论基础.实验和仿真计算结果表明:不同线圈匝数在不同功率条件下,电磁场强度变化对等离子功率吸收和功率耦合有较大影响;当工作气压在0～20Pa时,ICP的电子密度呈轴对称分布,随着放电功率、气压的增大,等离子体吸收的功率和电离度也随之增加,其电子密度相应地增大,放电功率的增加会使得环状的等离子体区域随之扩大,在轴向、径向上的分布呈先逐渐增大而后在靠近腔室壁面区域迅速下降.