Распределение плазмы в столбе СВЧ-разряда низкого давления, поддерживаемого стоячей поверхностной волной

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Исследована структура поддерживаемого стоячей поверхностной волной (ПЭВ) СВЧ-разряда низкого давления в кварцевой трубке, заполненной аргоном. Для формирования стоячей волны использовалась система из двух плоских металлических зеркал, образующих открытый резонатор ПЭВ. Исследованы профиль плотности плазмы и структура электрического поля ПЭВ в диапазоне давлений от 0.25 до 10 Торр. Возбуждение стоячей волны позволило независимо исследовать продольную Ez и поперечную Er компоненты вектора напряженности электрического поля ПЭВ. Экспериментально подтверждено, что фазы колебаний компонент поля стоячей ПЭВ сдвинуты на π. Возбуждение стоячей волны на плазменном столбе приводит к формированию локальных минимумов и максимумов плотности плазмы, период которых равен половине длины поверхностной волны. При этом пространственный период модуляции плотности близок к распределению Ez компоненты стоячей поверхностной волны. Установлено, что время формирования модулированной структуры плотности плазмы близко к характерному времени диффузии, а степень модуляции растет с ростом давления. Экспериментально продемонстрирована возможность создания плазменного столба с модуляцией плотности плазмы nemax/nemin ≈ 5 и длиной около 10 длин волн.

Об авторах

В. И. Жуков

Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН

Email: zhukov.vsevolod@physics.msu.ru
Россия, Москва

Д. М. Карфидов

Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: zhukov.vsevolod@physics.msu.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Schluter H., Shivarova A. // Physics Reports. 2007. V 443. № 4–6. P. 121–255. https://doi.org/10.1016/j.physrep.2006.12.006
  2. Sommerfeld A. // Ann. der Physik und Chem. 1899. Vol. 67. № 2. P. 233.
  3. Borges C.F.M., Airoldi V.T., Corat E.J., Moisan M., Schelz S., Guay D. // Journal of Applied Physics. 1996. V. 80. № 10. https://doi.org/10.1063/1.363600
  4. Moisan Michel, Karim Boudam, Denis Carignan, Danielle Kéroack, Pierre Levif, Jean Barbeau, Jacynthe Séguin, et al. // The European Physical Journal Applied Physics. 2013. V. 63. № 1. P. 10001. https://doi.org/10.1051/epjap/2013120510
  5. Istomin E.N., Karfidov D.M., Minaev I.M., Rukhad-ze A.A, Tarakanov V.P., Sergeichev K.F., Trefilov A.Yu. // Plasma Physics Reports. 2006. V. 32, № 5. P. 388–400. https://doi.org/10.1134/S1063780X06050047
  6. Zhao Jiansen, Zhen Sun, Yuxiang Ren, Lu Song, Shengzheng Wang, Wei Liu, Zhe Yu, and Yuhan Wei. // Journal of Physics D: Applied Physics. 2019. V. 52. № 29. https://doi.org/10.1088/1361-6463/ab1b0a
  7. Moisan M., Zakrzewski Z. // J. Phys. D: Appl. Phys. 1991. V. 24. P. 1025. https://doi.org/10.1088/0022-3727/24/7/001
  8. Moisan M., Shivarova A., Trivelpiece A.W. // Plasma Phys. 1982. V. 24. № 11. P. 1331. https://doi.org/10.1088/0032-1028/24/11/001
  9. Margot-Chaker J., Moisan M., Chaker M., Glaude V.M.M., Lauque P., Paraszczak J., Sauve G. // J. Appl. Phys. 1982. V. 66. № 9. P. 4134. https://doi.org/10.1063/1.343998
  10. Zhelyazkov I., Benova E., Atanassov V. // Journal of A-pplied Physics. 1986. V. 59. № 5. P. 1466–1472. https://doi.org/10.1063/1.336501
  11. Trivelpiece A.W. // The DP degree Thesis, California Institute of Technology, Pasadena, 1958.
  12. Rogers J., Asmussen J. // IEEE Trans. Plasma Sci. 1982. V. PS-10. № 1. P. 11. https://doi.org/0093-3813/82/0300-0011$00.75
  13. Wolinska-Szatkowska J. // J. Phys. D: Appl. Phys. 1988. V. 21. № 6. P. 937. https://doi.org/10.1088/0022-3727/21/6/012
  14. Rakem Z., Leprince P., Marec J. // Rev. Phys. Appl. (Paris). 1990. V. 25. № 1. P. 125. https://doi.org/10.1051/rphysap:01990002501012500
  15. Жуков В.И., Карфидов Д.М. // Физика плазмы. 2023. Т. 49. № 3. С. 260–269. https://doi.org/10.1134/S1063780X22601651
  16. Солнцев Г.С., Булкин П.С., Мокеев М.В., Цветко-ва Л.И. // Вестник Московского университета. 1997. Сер. 3. № 6. С. 36.
  17. Moisan M., Beaudry C., Leprince P. // Physics Letters A. 1974. V. 50. № 2. P. 125. https://doi.org/10.1016/0375-9601(74)90903-7
  18. Жуков В.И., Карфидов Д.М., Сергейчев К.Ф. // Физика плазмы. 2020. Т. 46. № 8. С. 1. https://doi.org/10.31857/S0367292120080120
  19. Moisan M., Levif P., Nowakowska H. // International Workshop “Microwave Discharges: Fundamentals and Applications” (MD): 3–7 September 2018, Zvenigorod, Russia: Proceedings. Moscow: Yanus-K, 2018.
  20. Cotrino J., Gamero A., Sola A., Saez M., Colomer V., Sanz-Medel A., Uria J.E. // Mikrochimica Acta. 1989. V. 99. № 3–6. P. 179. https://doi.org/10.1007/BF01244672
  21. Moisan M., Ferreira C.M., Hajlaoui Y., Henry D., Hubert J., Pantel R., Ricard A., Zakrzewski Z. // Revue de Physique Appliquée. 1982. V. 17. № 11. P. 707–27. https://doi.org/10.1051/rphysap:019820017011070700
  22. Cotrino J., Gamero A., Sola A., Colomer V. // Journal of Physics D: Applied Physics . 1988. V. 21. № 9. P. 1377–1383. https://doi.org/10.1088/0022-3727/21/9/010
  23. Кондратенко А.Н. // Поверхностные и объемные волны в ограниченной плазме. М.: Энергоатомиздат, 1985. С. 17.
  24. Nowakowska H., Lackowski M., Moisan M. // IEEE Trans. Plasma Sci. 2020. V. 48. № 6. P. 2106. https://doi.org/10.1109/TPS.2020.2995475
  25. Moisan M., Nowakowska H. // Plasma Sources Sci. Technol. 2018. V 27. № 7. 073001. https://doi.org/10.1088/1361-6595/aac528
  26. Moisan M., Ganachev I.P., Nowakowska H. // Physical Review E. 2022. V. 106. № 4. 045202. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.106.045202
  27. Ferreira C.M., Moisan M. // Physica Scripta. 1988. V. 38. № 3. P. 382–399. https://doi.org/10.1088/0031-8949/38/3/008

© Российская академия наук, 2023