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Two-dimensional electromagnetic model of a microwave plasma reactor operated by an axial injection torch

机译：轴向注射炬操作的微波等离子体反应器的二维电磁模型

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This paper presents a two-dimensional electromagnetic model for a microwave (2.45 GHz) plasma reactor operated by an axial injection torch. The model solves Maxwell's equations, adopting a harmonic time description and considering the collision dispersion features of the plasma. Perfect-conductor boundary conditions are satisfied at the reactor walls, and absorbing boundary conditions are used at the open end of the coaxial waveguide powering the system. Simulations yield the distribution of the electromagnetic fields and the average power absorbed by the system for a given spatial profile of the plasma density (tailored from previous experimental measurements), with maximum values in the range 10~(14)-10~(15) cm~(-3). Model results reveal that the system exhibits features similar to those of an air-filled, one-end-shorted circular metal waveguide, supporting evanescent or oscillatory solutions for radial dimensions below or above a critical radius, respectively. Results also show that the fractional average power absorbed by the plasma is strongly influenced by the system dimensions, which play a major role in defining the geometry pattern of the electromagnetic field distribution. Simulations are used to provide general guidelines for device optimization.
机译：本文介绍了由轴向喷灯操作的微波（2.45 GHz）等离子体反应器的二维电磁模型。该模型求解Maxwell方程，采用谐波时间描述并考虑了等离子体的碰撞扩散特征。理想导体边界条件在反应堆壁处得到满足，吸收边界条件在为系统供电的同轴波导的开口端使用。对于给定的等离子体密度空间曲线（根据先前的实验测量结果），仿真得出系统的电磁场分布和平均吸收功率，最大值在10〜（14）-10〜（15）范围内厘米〜（-3）。模型结果表明，该系统具有与充气的，一端短路的圆形金属波导相似的特征，分别为半径小于或等于临界半径的径向尺寸提供渐逝或振荡解决方案。结果还表明，等离子体吸收的平均分数功率受系统尺寸的强烈影响，这在定义电磁场分布的几何图案方面起着重要作用。仿真用于为设备优化提供一般指导。

著录项

  • 来源
    《Journal of Applied Physics》 |2007年第10期|p.103303.1-103303.6|共6页
  • 作者

    R. Alvarez; L. L. Alves;

  • 作者单位

    Centro de Fisica dos Plasmas, Instituto Superior Tecnico, 1049-001 Lisboa, Portugal;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类 应用物理学;计量学;
  • 关键词

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