?
Исследование источника плазмы на основе СВЧ-разряда в режиме электронного циклотронного резонанса
Статья посвящена теоретическому и экспериментальному исследованию источника плазмы на основе безэлектродного СВЧ разряда в режиме электронного циклотронного резонанса. Устойчивый интерес к источникам плазмы такого типа определяется как недостаточно полной изученностью физических явлений, сопровождающих СВЧ разряд, так и перспективой его применения в ионных ускорителях, а также для создания неравновесной плазмы в плазмохимических реакторах. В источнике плазмы возбуждается СВЧ разряд в цилиндрическом резонаторе с диэлектрическими стенками, помещенном в неоднородное аксиально-симметричное магнитное поле постоянного кольцевого магнита. Для создания электромагнитных колебаний типа Е01 в цилиндрическом резонаторе используется широкополосный ввод СВЧ энергии, представляющий собой конический трансформатор, закрепленный к диэлектрическому окну в торцевой части. Диапазон частот, амплитуда электромагнитных колебаний и пространственное изменение величины индукции магнитного поля подобраны таким образом, что условия электронного циклотронного резонанса можно создавать в достаточно большом объеме цилиндрического резонатора. Моделирование согласующего трансформатора выполнено с использованием программных средств MICROWAVE STUDIO v 5.0.0. Экспериментальное исследование СВЧ разряда проведено в диапазоне 3.2 - 3.9 ГГц. Исследованные области свечения разряда, а также полученные зависимости коэффициента стоячей волны (КСВ) от частоты и мощности генератора качественно согласуются с результатами математического моделирования электромагнитных полей в резонаторной области генератора плазмы. В результате проведенного исследования установлено, что сложная структура разряда при низких давлениях газа определяется конфигурацией сильно неоднородного магнитного поля. При этом зажигание и горение разряда может возникать только за счет осциллирующих электронов, которые не покидают разряда и могут ионизировать молекулы нейтрального газа.