Вакуумно-плазменные процессы и технологии. Ефремов А.М - 23 стр.

UptoLike

23
ствием электрического поля. Дрейфовая составляющая общего потока
может быть найдена как
(
)
dxdnbEJ
E
=
, где
E
- продольная (в направ-
лении оси
x
) напряженность электрического поля и
b
- подвижность.
В квазистационарном приближении ( 0
=
tn ), а также в пред-
положении, что для реактора цилиндрической геометрии при
r
>>
(
- длина реактора,
r
- его радиус) в зоне положительного столба осе-
вые градиенты частиц и напряженности электрического поля отсутст-
вуют, уравнение (1.38) может быть переписано в одномерной форме
0
11
=+
nRR
dz
dn
zD
dz
d
z
R
rg
τ
(1.39)
0
1
=+
rg
RR
dz
dn
zDbnE
dz
d
z
(1.40)
для нейтральных и заряженных частиц, соответственно. В уравнениях
(1.39) и (1.40)
z
- это радиальная координата,
n
- концентрация час-
тиц,
R
τ
- время пребывания частиц в реакторе. Для (1.39) граничные
условия могут быть определены как 0
=
dzdn при
0
=
z
(на оси раз-
рядной трубки) и
(
)
(
)
T
nVdzdnD
γ
41
=
при
r
z
=
(на стенке реактора).
Усредняя концентрации частиц по сечению реактора в рамках сле-
дующих допущений: 1) образование атомарных компонентов обеспе-
чивается диссоциацией молекул при прямом электронном ударе;
2) в радиальном направлении плазма электрически однородна
( 0
=
dzdE ) и 3) профили распределения концентраций частиц по ра-
диусу являются заданными (не зависят от параметров разряда), урав-
нения (1.39) и (1.40) можно записать в алгебраической форме
(
)
nRR
gRrg
ν
τ
+
1 (1.41)
nRR
Drg
ν
, (1.42)
где
g
R ,
r
R и
n
- средние по сечению реактора скорости образования и
гибели частиц в объемных процессах и их концентрация,
g
ν
- частота
гетерогенной гибели нейтральных частиц,
D
ν
- частота диффузионной
гибели электронов и положительных ионов. Выражения для
g
ν
и
D
ν
включают в себя параметры усреднения концентраций частиц по ра-
диусу трубки в рамках заданного профиля распределения, некоторые
частные случаи будут рассмотрены ниже.
Рассмотрим подробнее наиболее важные типы процессов гене-
ствием электрического поля. Дрейфовая составляющая общего потока
может быть найдена как J E = bE (dn dx ) , где E - продольная (в направ-
лении оси x ) напряженность электрического поля и b - подвижность.
      В квазистационарном приближении ( ∂n ∂t = 0 ), а также в пред-
положении, что для реактора цилиндрической геометрии при l >> r ( l
- длина реактора, r - его радиус) в зоне положительного столба осе-
вые градиенты частиц и напряженности электрического поля отсутст-
вуют, уравнение (1.38) может быть переписано в одномерной форме

                   1 d         dn            1
               −          − zD  + Rg − Rr − n = 0                (1.39)
                    z dz       dz           τR
                     1 d            dn 
                   −        bnE − zD  + Rg − Rr = 0              (1.40)
                      z dz          dz 

для нейтральных и заряженных частиц, соответственно. В уравнениях
(1.39) и (1.40) z - это радиальная координата, n - концентрация час-
тиц, τ R - время пребывания частиц в реакторе. Для (1.39) граничные
условия могут быть определены как dn dz = 0 при z = 0 (на оси раз-
рядной трубки) и − D(dn dz ) = (1 4 )γnVT при z = r (на стенке реактора).
Усредняя концентрации частиц по сечению реактора в рамках сле-
дующих допущений: 1) образование атомарных компонентов обеспе-
чивается диссоциацией молекул при прямом электронном ударе;
2) в радиальном направлении плазма электрически однородна
( dE dz = 0 ) и 3) профили распределения концентраций частиц по ра-
диусу являются заданными (не зависят от параметров разряда), урав-
нения (1.39) и (1.40) можно записать в алгебраической форме

                           Rg − Rr ≈ (1 τ R + ν g )n           (1.41)
                            Rg − Rr ≈ ν D n ,                  (1.42)
где Rg , Rr и n - средние по сечению реактора скорости образования и
гибели частиц в объемных процессах и их концентрация, ν g - частота
гетерогенной гибели нейтральных частиц, ν D - частота диффузионной
гибели электронов и положительных ионов. Выражения для ν g и ν D
включают в себя параметры усреднения концентраций частиц по ра-
диусу трубки в рамках заданного профиля распределения, некоторые
частные случаи будут рассмотрены ниже.
      Рассмотрим подробнее наиболее важные типы процессов гене-

                                        23