螺旋波等離子體源（Helicon Plasma Source-HPS）是一種高密度等離子體源,其在大規(guī)模半導(dǎo)體加工、高功率等離子體推進(jìn)以及聚變材料相互作用等方面具有特殊的應(yīng)用價(jià)值,并以獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)逐漸成為人們的研究關(guān)注的焦點(diǎn)。螺旋波等離子體的數(shù)值模擬對(duì)于理解表征電離氣體（例如電參數(shù)）的不同物理量的行為是至關(guān)重要的。本文研究了工作頻率為13.56MHz射頻天線與腔體半徑為0.075m的圓柱形等離子體的耦合,利用HELIC代碼,研究計(jì)算了不同電子溫度和氣體壓強(qiáng)分布條件下螺旋波等離子體的能量沉積和電流、電場(chǎng)徑向分布特性,獲得了溫度和壓強(qiáng)分布對(duì)放電特性的影響。得出徑向電子溫度呈正梯度時(shí)更有利于等離子體中心處的功率吸收,溫度梯度類型對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度和電流密度分布影響不大。中性壓強(qiáng)呈正梯度時(shí)增大了等離子體邊緣處感應(yīng)電場(chǎng),并減弱了邊緣處功率沉積,波能量耦合深度加深,更有利于中心處功率的耦合吸收。等離子體徑向密度呈拋物線分布下,等離子體中心處和邊緣處功率沉積較大,其中邊緣處附近功率沉積尤為突出且明顯高于高斯密度分布下的功率沉積;徑向密度呈高斯分布下,等離子體邊緣處電場(chǎng)強(qiáng)度較高,電流密度較小,射頻波在邊緣位置處... 

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景和意義
        1.1.1 螺旋波等離子體
        1.1.2 電離機(jī)制
    1.2 主要應(yīng)用領(lǐng)域
        1.2.1 推進(jìn)技術(shù)
        1.2.2 刻蝕
        1.2.3 薄膜沉積
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.4 本文安排
第二章 等離子體與波相互作用理論
    2.1 波形理論模型
    2.2 色散關(guān)系
    2.3 常用螺旋波天線
    2.4 本章小結(jié)
第三章 徑向溫度和壓強(qiáng)梯度對(duì)螺旋波等離子體能量分布和場(chǎng)型的影響
    3.1 HELIC代碼方法簡介
    3.2 HELIC代碼模擬設(shè)定
    3.3 溫度梯度
        3.3.1 溫度梯度對(duì)功率沉積的影響
        3.3.2 溫度梯度對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度和電流密度的影響
    3.4 壓強(qiáng)梯度
        3.4.1 壓強(qiáng)梯度對(duì)功率沉積的影響
        3.4.2 壓強(qiáng)梯度對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度和電流密度的影響
    3.5 本章小結(jié)
第四章 基于COMSOL的螺旋波等離子體源仿真模擬研究
    4.1 COMSOL Multiphysics簡介和建模注意事項(xiàng)
    4.2 螺旋波等離子體放電數(shù)學(xué)模型
    4.3 本章涉及的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理
    4.4 計(jì)算模型
        4.4.1 模型搭建
        4.4.2 求解器設(shè)置
    4.5 放電結(jié)果分析
        4.5.1 天線功率對(duì)放電仿真結(jié)果的影響
        4.5.2 氣體壓強(qiáng)對(duì)放電仿真結(jié)果的影響
        4.5.3 軸向磁感應(yīng)強(qiáng)度對(duì)放電仿真結(jié)果的影響
        4.5.4 環(huán)形天線數(shù)目對(duì)放電仿真結(jié)果的影響
    4.6 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
附錄 A 電子碰撞關(guān)系
致謝
作者簡介及在碩士學(xué)習(xí)期間取得的學(xué)術(shù)成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]電推進(jìn)中螺旋波放電等離子體數(shù)值模擬與光學(xué)診斷研究[D]. 楊雄.國防科技大學(xué) 2017

碩士論文
[1]螺旋波等離子體活性氣體放電特性研究[D]. 季佩宇.蘇州大學(xué) 2018
[2]螺旋波等離子體推力器地面實(shí)驗(yàn)原理樣機(jī)設(shè)計(jì)[D]. 郝劍昆.大連理工大學(xué) 2015



本文編號(hào)：3699362