磁芯增强电感耦合等离子体源的放电特性三维仿真研究

罗启迪1
1电子科技大学,成都,四川,中国
Publié en 2025

电感耦合等离子体是一种将外部电源提供的能量经电感线圈以电磁场的形式耦合传递给等离子体以维持等离子体放电的技术。本文在原有电感耦合等离子体源的基础结构上,通过在放电腔室外放置若干个闭合铁氧体磁芯,将电感线圈绕制在磁芯上来达到改善性能的目的。在这项工作中,我们利用COMSOL在射频电源相对较低频率(400KHz)的情况下,对低气压(10Torr)氩气介质带有磁芯的圆柱形ICP进行了多物理场耦合仿真,其中包含电磁场、等离子体、流体场和温度场,得到了包括电子密度、电子温度、流场速度与背景气体温度等物理场分布。结果表明,在放电功率为400W左右时,有磁芯的新结构ICP可以产生中心处电势约为9V,有效电子温度为1V左右,整体电子密度达1e20以上的等离子体。我们还发现当线圈个数与所处位置在空间上不对称时,等离子体出现了不对称想象。此外,线圈个数也会影响传输效率,线圈个数越多,电感上的无功功率越小。