Kiel 2011 – wissenschaftliches Programm

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P: Fachverband Plasmaphysik

P 20: Simulationsverfahren / Theorie/Modellierung II

P 20.8: Vortrag

Donnerstag, 31. März 2011, 12:45–13:00, HS H

Simulation elektromagnetischer Effekte in kapazitiv gekoppelten Plasmen — •Denis Eremin, Thomas Mussenbrock und Ralf-Peter Brinkmann — Ruhr-Universität Bochum, Universitätstr. 150, 44801, Bochum

Industrielle Forderungen führen zu immer größeren Abmessungen und höheren Betriebsfrequenzen von kapazitiv gekoppelten Entladungen. Die dadurch entstehenden elektromagnetischen Effekte verursachen Inhomogenitäten, die industrielle Prozesse erheblich beinträchtigen können. Da solche elektromagnetische Effekte sehr nah mit der komplexen Plasmadynamik in Plasmabulk und Plasmarand verbunden sind, kann man sie am besten im Rahmen eines selbst konsistenten Modelles behandeln, das gleichzeitig die Evolution von Feldern und Teilchen beschreibt. Bislang hat es in der Literatur kein solches Modell gegeben.

In diesem Beitrag demonstrieren wir ein mögliches Verfahren, die elektromagnetischen Effekte zusammen mit kinetischen Prozessen in Plasmen vollkommen selbst-konsistent zu simulieren. Dafür benutzen wir eine Particle-in-cell Methode mit Monte-Carlo Stößen (PIC/MCC), wobei die elektromagnetische Felder im Rahmen der Darwin-Näherung berechnet werden. Diese Näherung setzt voraus, dass die Anlagen klein gegen die Vakuumwellenlänge der eingekoppelten Hochfrequenz sind, was in technischen Plasmen in meisten Fällen gut eingehalten ist. Die Randbedingungen in unserem Verfahren sind einfach zu implementieren und erlauben auch ein externes Netzwerk direkt anzukoppeln. Erste Ergebnisse des parallelisierten auf GPU PIC/MCC Codes werden präsentiert.