Plasmi accoppiati induttivamente
Studiare come la potenza si accoppia al plasma in un reattore ICP1.
Plasma Module
Modellare le scariche di plasma a bassa temperatura
Un sistema al plasma comprende diversi fenomeni fisici in relazione tra loro che influenzano il suo comportamento; tra questi la meccanica dei fluidi, le reazioni chimiche, la cinetica fisica, il trasferimento e di massa e l'elettromagnetismo. Il Plasma Module è un prodotto aggiuntivo di COMSOL Multiphysics® specializzato per la modellazione di scariche in equilibrio e non in equilibrio, che si verificano in una vasta gamma di discipline ingegneristiche. Sviluppato per gestire sistemi arbitrari, il Plasma Module fornisce impostazioni predefinite per la modellazione di scariche in corrente continua (DC), plasmi accoppiati induttivamente (ICP), plasmi a microonde, plasmi accoppiati capacitivamente (CCP) e scariche corona.
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Cosa puoi modellare con il Plasma Module
Simula il comportamento di plasmi soggetti a una varietà di eccitazioni elettromagnetiche.
Plasmi accoppiati capacitivamente
Modellare i reattori CCP utilizzando un'interfaccia dedicata che risolve direttamente lo stato stazionario tempo-periodico.
Sorgenti di plasma a risonanza di ciclotrone elettronico (ECR)
Accoppiare un modello di plasma con campi magnetici e onde elettromagnetiche per modellare una sorgente di plasma ECR.1,2
Plasmi eccitati da microonde
Studiare gli effetti del riscaldamento a microonde in un plasma.2
Scariche di corrente continua
Simulare scariche supportate da una tensione o corrente continua.
Scariche corona
Calcolare la distribuzione spaziale delle specie cariche nelle scariche corona.
Guasto elettrico
Rilevare se un sistema DC ad alta tensione può causare un guasto causato dal gas.
Precipitatori elettrostatici
Tracciare le traiettorie delle particelle cariche e calcolare la probabilità di trasmissione di un precipitatore elettrostatico.3
Archi di plasma
Simulare la distribuzione della temperatura in un arco di plasma e nei materiali circostanti.1
Torce ICP
Studiare le caratteristiche elettriche e termiche di una torcia ICP a pressione atmosferica.1
Modelli globali di plasma
Modellare i reattori al plasma usando modelli globali per parametrizzazioni veloci e chimiche complesse, inclusa l'equazione di Boltzmann.
Funzioni di distribuzione dell'energia degli elettroni (EEDF)
Calcolare le EEDF e ottenere i parametri di trasporto degli elettroni e i termini sorgente per l'uso nei modelli di plasma fluido.
Ottimizzazione dell'uniformità del plasma
Ottimizzare il design della bobina e il posizionamento di un reattore ICP per ottenere l'uniformità del plasma.4
Funzione di distribuzione dell'energia degli ioni
Calcolare la funzione di distribuzione dell'energia degli ioni sulle superfici.3
- Richiede l'AC/DC Module
- Richiede l'RF Module
- Richiede il Particle Tracing Module
- Richiede l'Optimization Module
Caratteristiche e funzionalità del Plasma Module
Il Plasma Module fornisce strumenti specializzati per la modellazione di plasmi a bassa temperatura e termici.
Plasmi non in equilibrio
Il Plasma Module fornisce interfacce utente integrate per la modellazione di reattori al plasma a bassa temperatura che sono sostenuti da un campo elettrico statico o variabile nel tempo. Ciascuna di queste interfacce definisce insiemi di equazioni di dominio, condizioni al contorno, condizioni iniziali, mesh predefinite e studi predefiniti con impostazioni del solutore per analisi stazionarie e transitorie, così come grafici predefiniti e valori derivati. Le equazioni di trasporto per tutte le specie (elettroni, ioni e neutri) sono risolte in modo autoconsistente con l'equazione di Poisson. L'equazione dell'energia media degli elettroni può anche essere risolta modellando il modo in cui gli elettroni guadagnano energia dal campo elettrico e perdono energia nelle collisioni con il gas di fondo.
Reazioni della chimica del plasma
La chimica del plasma è estremamente importante per ottenere risultati di simulazione realistici. Con il Plasma Module, puoi definire reazioni di collisione degli elettroni, reazioni tra specie pesanti e reazioni di superficie.
La chimica del plasma determina il modo in cui gli elettroni perdono o guadagnano energia nelle collisioni con il gas di fondo. Il Plasma Module offre funzioni dedicate alla modellazione delle reazioni di collisione degli elettroni che possono risultare in ionizzazione, eccitazione e adesione. Le reazioni di collisione degli elettroni possono essere definite dai dati della sezione d'urto, e i termini della sorgente possono essere ottenuti mediante un'adeguata integrazione sulle funzioni di distribuzione dell'energia degli elettroni.
Interfaccia multifisica per la modellazione di reattori ICP
L'interfaccia multifisica Inductively Coupled Plasma1 è usata per studiare le scariche che sono sostenute da correnti di induzione. Questa interfaccia multifisica collega la conduttività del plasma dall'interfaccia Plasma all'interfaccia Magnetic Fields e accoppia il risultante riscaldamento degli elettroni dovuto alle correnti di induzione all'interfaccia Plasma. Il campo magnetico è risolto nel dominio della frequenza e il plasma è risolto nel dominio del tempo.
Interfacce multifisiche per la modellazione di scariche in equilibrio
Il Plasma Module include interfacce per la modellazione di plasmi in equilibrio termodinamico. In equilibrio termodinamico, gli elettroni e le specie pesanti hanno la stessa temperatura e il plasma può essere caratterizzato da una singola temperatura. Per modellare i plasmi in tali condizioni, il Plasma Module offre diverse interfacce Equilibrium Discharge basate sul tipo di eccitazione elettrica: Equilibrium DC Discharge, Equilibrium Inductively Coupled Plasma1 e Combined Inductive/DC Discharge1. Queste interfacce descrivono il plasma come un singolo fluido con una temperatura in un approccio magnetoidrodinamico. Le interfacce Equilibrium Discharge accoppiano il campo di moto, il trasferimento di calore, i campi magnetici e le correnti elettriche. La fisica del plasma è introdotta da funzioni di accoppiamento multifisico che incorporano specifiche fonti di calore nel fluido e attraverso le proprietà del plasma, come la conduttività elettrica, la capacità termica, il trasferimento di calore per radiazione e altro.
Condizioni al contorno per le interazioni plasma–superficie
Tra le interfacce utente incorporate nel Plasma Module, ci sono una varietà di condizioni al contorno per descrivere come un plasma interagisca con una superficie. Per esempio, la densità di elettroni e i flussi di energia su una superficie sono facilmente definiti applicando la funzione Wall. Questa caratteristica introduce le perdite per trasporto nelle equazioni di trasporto degli elettroni. È possibile includere ulteriori fonti di flusso come l'emissione di elettroni secondari e flussi di elettroni generici su una superficie.
I flussi di particelle cariche sono calcolati automaticamente agli elettrodi e possono essere aggiunti per modellare circuiti esterni. Se un dielettrico è in contatto con il plasma, l'accumulo di carica superficiale può essere calcolato dai flussi di specie cariche sulla superficie.
Analisi CFD e del trasferimento di calore dei gas di fondo
L'interfaccia Plasma può essere combinata con le interfacce di fluidodinamica e di trasferimento di calore per modellare il moto e il riscaldamento dei gas di fondo. Si può anche simulare il trasferimento di calore nei materiali che circondano un plasma. Gli elettroni guadagnano energia dal campo e la perdono nelle collisioni con il gas di fondo. Se la pressione è abbastanza alta, questo meccanismo può portare ad un importante riscaldamento del gas e della superficie. L'interfaccia Plasma calcola automaticamente la fonte di calore risultante dalle reazioni del plasma e la rende disponibile per essere utilizzata nelle interfacce di trasferimento del calore. Anche le proprietà dei fluidi come la viscosità e la densità sono calcolate nell'interfaccia Plasma e rese disponibili per essere utilizzate nelle interfacce di fluidodinamica.
Interfaccia fisica per la modellazione di reattori CCP
Il Plasma Module include un metodo numerico specializzato per la modellazione di CCP con tempi di calcolo significativamente più veloci dei metodi tradizionali. Invece di risolvere nel dominio del tempo, la soluzione periodica allo stato stazionario è calcolata aggiungendo una dimensione extra alle equazioni matematiche sottostanti. Questa equazione extra dimensionale rappresenta un ciclo RF e impone condizioni periodiche al contorno. Questo evita di dover risolvere per decine o centinaia di migliaia di cicli RF, che tipicamente richiede molto tempo prima che il plasma raggiunga la soluzione periodica allo stato stazionario. Questo approccio mantiene tutta la non linearità del modello mentre riduce drasticamente il tempo di calcolo.
Interfaccia multifisica per la modellazione di plasmi a microonde
L'interfaccia multifisica Microwave Plasma2 è usata per studiare scariche alimentate da onde elettromagnetiche (scariche termiche da onde). Quando si seleziona questa interfaccia, un'interfaccia Plasma e un'interfaccia Electromagnetic Waves sono generate automaticamente, così come gli accoppiamenti multifisici. La funzione Plasma Conductivity Coupling accoppia la conduttività del plasma all'interfaccia Electromagnetic Waves, e la funzione Electron Heat Source accoppia il riscaldamento degli elettroni risultante all'interfaccia Plasma. Le onde elettromagnetiche sono risolte nel dominio della frequenza e il plasma è risolto nel dominio del tempo.
- Richiede l'AC/DC Module
- Richiede l'RF Module
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