ИСТИНА

Рассмотрена задача о емкостном ВЧ разряде низкого давления (<<) с электродами большой площади (радиус 22.5 см) при возбуждении его электромагнитным полем частотой 100 МГц. Разряд в этих условиях поддерживается поверхностными волнами, распространяющимися вдоль границы плазма – слой пространственного заряда – металл [1]. Слой пространственного заряда представляет собой область, обедненную электронами, образующуюся вследствие отсутствия термодинамического равновесия между плазмой и стенкой. Аналитические выражения для дисперсионных характеристик поверхностных волн рассмотрены в работе [2]. В силу наличия двух границ, в разряде при этом возможно существование двух поверхностных волн. Если слои пространственного заряда имеют одинаковые толщины, распределение поля одной волны будет четно, а второй нечетно. Расчет показывает, что длина нечетной поверхностной волны, существенно меньше длины четной волны. Поэтому пространственный резонанс для этой волны может наблюдаться при меньших радиусах электродов. В этом случае амплитуда несимметричной будет превышать амплитуду симметричной даже при слабом нарушении симметричности возбуждения разряда. Однако в последнее время несимметричность возбуждения используется для создания дополнительного ВЧ поля в периферийной области плазмы, позволяющего выровнять пространственное распределение плотности электронов вдоль электрода [3]. Характеристики разряда при слабо несимметричном возбуждении разряда в предположении равенства толщин слоев пространственного заряда рассмотрены в работе [4], продолжением которой является настоящее исследование. В условиях реальных реакторов, в особенности при многочастотном возбуждении слои пространственного заряда у электродов имеют разные размеры. В данной работе рассчитаны характеристики поверхностных волн в несимметричной системе, учитывающие данный эффект. При этом поверхностные волны нельзя разделить на симметричную и антисимметричную и даже при симметричном подводе ВЧ напряжения возбуждаются обе волны. Интерференция этих волн может привести к появлению неоднородности ионизации в пространстве между электродами и нарушению однородности плазмы. В работе рассчитаны импедансы разряда при возбуждении обеих поверхностных волн и предложена эквивалентная схема разряда, позволяющая найти амплитуды каждой из волн, а также ВЧ токи на боковую стенку разрядной камеры. Полученные результаты позволяют определить условия оптимального возбуждения разряда для реализации однородного разряда с высокой плотностью электронов. Литература [1]. Chabert P. J. Phys. D, 2007, 40, R63. [2]. Dvinin S.A., et al. Plasma Physics Reports, 2008, 34, p. 687, p. 698 [3]. Sung D., Woo J., Lim K., Kim K., Volynets V., Kim G.-H. J. Appl. Phys., 2009, V.106, 023303. [4]. Двинин С.А., Михеев В.В. XL Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС, 11 – 15 февраля 2013 г., с. 248.