Stuttgart 2012 – wissenschaftliches Programm

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P: Fachverband Plasmaphysik

P 15: Poster: Theorie/Modellierung

P 15.7: Poster

Mittwoch, 14. März 2012, 16:30–19:00, Poster.III

Selbstkonsistente Modellierung einer Mikrowellenentladung in Argon — •Margarita Baeva, Andre Bösel, Jörg Ehlbeck und Detlef Loffhagen — INP Greifswald, Felix-Hausdorff-Str. 2, 17489 Greifswald, Deitschland

Mikrowellenplasmen sind vom besonderen Interesse aufgrund der hohen Dichten der erzeugten Ladungsträger und aktiven Spezies. Durch das oszillierende elektromagnetische Feld ist die direkte Diagnostik im Plasma nicht durchführbar. Stattdessen werden nichtinvasive optische Diagnostik und numerische Modellierung eingesetzt, um die Plasmaparameter zu ermitteln. In dieser Arbeit wird ein zweidimensionales Modell eines Mikrowellenplasmas in Argon bei 2.45 GHz und Atmosphärendruck vorgestellt, das selbstkonsistent die Gasströmung, Energieeinkopplung ins Plasma und Reaktionskinetik der Spezies beschreibt. Das Modell wurde durch Messungen der Gastemperatur und Elektronendichte validiert. Es liefert die räumliche Verteilung der Teilchendichten, der Gas- und Elektronentemperatur und der absorbierten Mikrowellenleistungsdichte. Bei Erhöhung der absorbierten Mikrowellenleistung im Bereich von 2 bis zu 20 W ist eine Kontraktion der Entladung zur Achse zu beobachten, wobei die Elektronendichte maximal etwa 3×10²¹ m⁻³ erreicht. Im Bereich der Höchsttemperatur des Gases von etwa 3400 K wird die Gasströmung bis zu einer axialen Geschwindigkeit von 15 m/s beschleunigt. In der Plasmasäule ist Ar⁺ das dominante Ion und am Säulenrand sind Ar₂⁺ und Ar⁺ präsent.
Die Arbeit wurde von AIF und DECHEMA (Projektnummer 15964BG) unterstützt.