Дослідження розряду навколопорогової потужності в мікрохвильовому індукційному мініатюрному плазмотроні низького тиску

Анатолій Іванович Кузьмичєв; Сергій Олексійович Майкут; Сергій Борисович Сидоренко

doi:10.20535/S0021347024010059

Автор(и)

Анатолій Іванович Кузьмичєв Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» , Україна https://orcid.org/0000-0003-0087-275X
Сергій Олексійович Майкут Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» , Україна https://orcid.org/0000-0002-0913-4190
Сергій Борисович Сидоренко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» , Україна https://orcid.org/0000-0002-3109-2011

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347024010059

Ключові слова:

плазмотрон, мікрохвильовій розряд, індуктор, діелектрична кювета, плазма, потужність накачування, густина електронів, потенціал плазми, змінне магнітне поле

Анотація

Наведено результати дослідження шляхом 2D моделювання в дрейфово-дифузійному наближенні плазмового розряду в циліндричній діелектричній кюветі діаметром 14 мм для індукційного плазмотрона низького тиску з накачуванням на частоті 2,45 ГГц з навколопороговою потужністю 10–25 мВт. Розраховані просторові розподіли параметрів розрядної плазми та поглинання електромагнітної потужності. Магнітне поле проникає в плазму до осі кювети та має соленоїдний характер з відсутнім сильно вираженим скін-ефектом. Отримані результати можуть застосовуватися для розробки плазмових генераторів для мініатюрних радіоелектронних і газоаналітичних приладів.

Посилання

Y. A. Lebedev, “Microwave discharges at low pressures and peculiarities of the processes in strongly non-uniform plasma,” Plasma Sources Sci. Technol., vol. 24, no. 553001, 2015, doi: https://doi.org/10.1088/0963-0252/24/5/053001.
Y. Yin, J. Messier, J. A. Hopwood, “Miniaturization of inductively coupled plasma sources,” IEEE Trans. Plasma Sci., vol. 27, no. 5, pp. 1516–1524, 1999, doi: https://doi.org/10.1109/27.799834.
S. K. Nam, D. J. Economou, “Two-dimensional simulation of a miniaturized inductively coupled plasma reactor,” J. Appl. Phys., vol. 95, no. 5, pp. 2272–2277, 2004, doi: https://doi.org/10.1063/1.1644043.
Y. Takao, N. Kusaba, K. Eriguchi, K. Ono, “Two-dimensional particle-in-cell Monte Carlo simulation of a miniature inductively coupled plasma source,” J. Appl. Phys., vol. 108, no. 9, 2010, doi: https://doi.org/10.1063/1.3506536.
A. D. MacDonald, Microwave Breakdown in Gases. New York: Wiley, 1966.
Y. P. Raizer, Gas Discharge Physics. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 1991, doi: https://doi.org/10.1007/978-3-642-61247-3.
S. T. Surzhikov, Theoretical and Computational Physics of Gas Discharge Phenomena. De Gruyter, 2020, doi: https://doi.org/10.1515/9783110648836.
Comsol, “Plasma Module Users Guide,” in Comsol Multiphysics, 2021.
Comsol, “Thermal plasma,” in Comsol Multiphysics, 2021.
E. W. MacDaniel, Collision Phenomena in Ionized Gases. New York, London, Sydney: Jonh Wiley & Sons, 1964.