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模擬低溫非平衡放電的軟體

專用於低溫電漿的源和系統的模擬介面

電漿模組專門用於模擬低溫電漿的源和系統。工程師和科學家可以使用它來深入理解放電的物理過程,並衡量現有​​或未來設計的性能。本模組可以進行任意空間維度(一維、二維和三維)的分析。由於特殊的性質,電漿系統是具有高度非線性的複雜系統。電學輸入參數或電漿化學的微小變化可能會導致放電特性的顯著變化。

 

電漿  一種重要的多物理場系統

低溫電漿代表著流體力學、反應工程、物理動力學、傳熱、質量傳遞和電磁學的強耦合,換句話說,這是一種非常重要的多物理場系統。電漿模組是用於模擬很多工程學科中發生的非平衡放電現象的專用工具。其中含有一組物理場介面,可以模擬任意放電系統。可以模擬的現象包括:直流放電、電感耦合電漿和微波電漿等。電漿模組隨附了大量帶有詳細文檔說明的示例模型,其中包含模擬過程的操作步驟說明以及用戶指南。

電感耦合電漿

電感耦合電漿(ICP)在二十世紀六十年代首次用作熱電漿在鍍膜設備中使用。這些設備在大約0.1個標準大氣壓下工作,產生大約10,000 K的氣體溫度。在二十世紀九十年代,作為一種製作大型半導體矽片的方法,ICP在鍍膜行業中非常流行。這些電漿在低氣壓環境下(0.002托至1托)工作,因此氣體溫度維持在室溫附近。低氣壓ICP有很大的優勢,因為它們可以在大範圍內生成相對均勻的電漿密度。電漿密度也很高,大約10 18 1/m 3,可以在矽片表面產生顯著的離子流。通常,通過添加法拉第屏蔽來降低電漿和驅動線圈之間的電容耦合效應。電感耦合電漿介面會自動設置這種類型的電漿中存在的電子和高頻電磁場之間的複雜耦合。

直流放電

模組內置的專用物理介面可用於模擬直流(DC) 放電,這種放電方式是通過離子轟擊產生的陰極二次電子發射維持的。該介面可輸入模擬參數,並包含模擬這種現象的底層方程和邊界條件。從陰極射出的電子加速通過陰極位降區並進入電漿的主體。它們可能獲得足夠的能量來使背景氣體電離,產生新的電子-離子對。電子會運動到陽極,而離子會遷移到陰極,並可能在此處產生新的二次電子。如果不考慮二次電子發射,將無法維持直流放電。

微波電漿

您可以使用微波電漿介面來模擬微波加熱放電,當電子在滲透電漿時可以從電磁波中獲得足夠能量時,放電就可以維持。根據TE模式(面外電場)或者TM模式(面內電場)的傳播模式,微波電漿的物理場會有相當大的不同。在兩種情況下,電磁波都無法穿透電子密度超過臨界電子密度(在2.45 GHz下,對於氬氣約為7.6x10 16 1/m 3)的電漿區域。微波電漿的壓力範圍非常廣。對於電子迴旋共振(ECP)電漿,壓力大約為1 ​​量級或更低。對於非ECR電漿,壓力範圍通常為從100帕到一個大氣壓。功率範圍可以從幾瓦一直到幾千瓦。微波等離子的流行可歸功於廉價的微波功率。