Mainz 2022 – wissenschaftliches Programm

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P: Fachverband Plasmaphysik

P 2: Low Pressure Plasmas I

P 2.5: Vortrag

Montag, 28. März 2022, 15:00–15:15, P-H11

Selbstkonsistente Modellierung einer linearen Mikrowellenplasmaquelle in einem Magnetfeld — •Stefan Merli¹, Andreas Schulz¹, Matthias Walker¹, Yannick Kathage², Stefan Hanke² und Christian Day² — ¹IGVP, Universität Stuttgart — ²Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Karlsruhe

In diesem Beitrag wird der Einfluss von magnetischen Feldern auf die Eigenschaften einer linearen Mikrowellenplasmaquelle, der sogenannten Duo-Plasmaline, numerisch und experimentell untersucht. Bei dem FEM-basierten Simulationsmodell werden die Transportgleichungen für die Elektronen und der schweren Teilchen selbstkonsistent mit der elektrischen Feldverteilung der eingestrahlten Mikrowelle gelöst. Das betrachtete Plasmagas ist H₂, welches durch insgesamt 44 Elektronenstoß-, Schwerteilchenstoß- und Wandrekombinationsreaktionen in das Modell implementiert wurde. Das zeitlich konstante und homogene Magnetfeld, welches über die Diffusivitäts- und Mobilitätstensoren in die Transportgleichungen eingeht, wurde in paralleler und senkrechter Orientierung zur Plasmaquelle untersucht. Die magnetische Flussdichte wurde über einen weiten Bereich von 0 T über 87,5 mT (ECR) bis hin zu 1 T variiert. Das Hauptaugenmerk lag auf der Untersuchung des Einflusses des Magnetfeldes auf den Heizmechanismus, der Form des Plasmas, den Änderungen in der Dichte und Temperatur sowie in der Dissoziationsrate für H₂. Die Ergebnisse aus den Simulationen werden mit Untersuchungen aus dem Experiment FLIPS, bei welchem homogene Magnetfelder bis zu 250 mT parallel oder senkrecht zur Plasmaquelle erzeugt werden können, verglichen.