Вакуумно-плазменные процессы и технологии. Ефремов А.М - 86 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ИГХТУ | Иваново

Составители: 

Рубрика: 

86
условию
ω
ν
>>
m
), то
2
2
eff
me
e
E
m
ne
W
ν
= . (2.44)
Сравнивая (2.43) и (2.44) получим, что эффективная напряженность
постоянного поля эквивалентна следующему значению напряженно-
сти переменного поля
22
0
2
ων
ν
+
=
m
m
eff
E
E . (2.45)
Одинаковый отбор энергии в высокочастотном поле достигает-
ся при его среднеквадратичной напряженности всегда большей на-
пряженности постоянного поля. С ростом частоты
ω
или уменьшени-
ем давления (уменьшением
m
ν
) мощность, отбираемая от поля, будет
падать. И наоборот, при уменьшении частоты и росте давления, эф-
фективное поле будет стремиться к среднеквадратичному.
Приведем оценки некоторых величин, входящих в уравнения
(2.39) – (2.45). Частоты столкновений при давлениях 133-1330 Па (1-
10 Тор) лежат в интервале 10
9
-10
11
с
-1
. Для типичных условий СВЧ
разряда, для
ω
∼ 2×10
9
Гц,
λ
≈ 10 см и
0
E ≈ 300 В/см
(типичное значе-
ние для пробоя при давлении 133 Па) получаем
X
≈ 2×10
-3
см,
≈
A
V 3×10
7
см/с и
≈
k
ε
0.1 эВ. Для типичного ВЧ разряда при 13.56
МГц (
ω
= 8.6×10
7
с
-1
) при напряженности поля 10 В/см получаем
≈
X
2.5 см,
≈
A
V 2×10
8
см/с и
≈
k
ε
11 эВ. Амплитуды колебаний элек-
тронов существенно меньше любых реальных размеров реакторов,
как для ВЧ, так и для СВЧ диапазонов. Амплитуды колебаний ионов
будут в
≈
+
µ
µ
/
e
10
2
-10
3
раз меньше. Таким образом, колеблющиеся в
ВЧ поле электроны могут приобретать энергию, достаточную для
осуществления ионизации и поддержания разряда. Катодная область,
как источник электронов, фактически оказывается не нужной. Напря-
жения пробоя снижаются, а разряд может гореть и с электрически
изолированными от плазмы электродами, как это изображено, на-
пример, на рис. 2.3.2,а,б. Эти соображения также обусловливают тот
факт, что при прочих равных условиях ВЧ разряд может устойчиво
гореть при более низких давлениях, чем разряд постоянного тока.
Рассмотрим теперь важную особенность ВЧ разрядов с внут-
условию ν m >> ω ), то

                                   e 2 ne 2
                           W =           Eeff .                 (2.44)
                                   meν m

Сравнивая (2.43) и (2.44) получим, что эффективная напряженность
постоянного поля эквивалентна следующему значению напряженно-
сти переменного поля

                                  E0    νm
                         Eeff =                 .               (2.45)
                                   2 ν m2 + ω 2

       Одинаковый отбор энергии в высокочастотном поле достигает-
ся при его среднеквадратичной напряженности всегда большей на-
пряженности постоянного поля. С ростом частоты ω или уменьшени-
ем давления (уменьшением ν m ) мощность, отбираемая от поля, будет
падать. И наоборот, при уменьшении частоты и росте давления, эф-
фективное поле будет стремиться к среднеквадратичному.
       Приведем оценки некоторых величин, входящих в уравнения
(2.39) – (2.45). Частоты столкновений при давлениях 133-1330 Па (1-
10 Тор) лежат в интервале 109-1011 с-1. Для типичных условий СВЧ
разряда, для ω ∼ 2×109 Гц, λ ≈ 10 см и E0 ≈ 300 В/см (типичное значе-
ние для пробоя при давлении 133 Па) получаем X ≈ 2×10-3 см,
V A ≈ 3×107 см/с и ε k ≈ 0.1 эВ. Для типичного ВЧ разряда при 13.56
МГц ( ω = 8.6×107 с-1) при напряженности поля 10 В/см получаем
 X ≈ 2.5 см, V A ≈ 2×108 см/с и ε k ≈ 11 эВ. Амплитуды колебаний элек-
тронов существенно меньше любых реальных размеров реакторов,
как для ВЧ, так и для СВЧ диапазонов. Амплитуды колебаний ионов
будут в µ e / µ + ≈ 102-103 раз меньше. Таким образом, колеблющиеся в
ВЧ поле электроны могут приобретать энергию, достаточную для
осуществления ионизации и поддержания разряда. Катодная область,
как источник электронов, фактически оказывается не нужной. Напря-
жения пробоя снижаются, а разряд может гореть и с электрически
изолированными от плазмы электродами, как это изображено, на-
пример, на рис. 2.3.2,а,б. Эти соображения также обусловливают тот
факт, что при прочих равных условиях ВЧ разряд может устойчиво
гореть при более низких давлениях, чем разряд постоянного тока.
       Рассмотрим теперь важную особенность ВЧ разрядов с внут-


                                       86

Страницы