Gyrokinetische Beschreibung magnetisierter technischer Plasmen

Ralf Peter Brinkmann, Sara Gallian, Benjamin Schröder, Denis Eremin

DPG-Frühjahrstagung, 25.02.-01.03.2013, Jena (talk)


Abstract

Plasmaprozesse wie DC-Magnetronsputtern und HiPIMS verwenden dichte, magnetisierte Plasmen bei niedrigem Druck, bei denen (im aktiven Bereich) die Debeylänge und der Larmorradius sehr viel kleiner sind als die mittlere freie Weglänge und die Reaktordimension. Solche Plasmen sind schwer zu analysieren; die üblichen Fluidmodelle sind nicht anwendbar und kinetische Simulationen auf Basis der Particle-in-Cell-Methode sind aufwendig. Dieser Beitrag untersucht eine alternative kinetische Beschreibung, die Gyrokinetik. Sie entstammt der Hochtemperaturplasmaphysik und basiert auf der Annahme, dass die schnelle Gyrobewegung der geladenen Teilchen mathematisch ''ausintegriert'' und eine effektive Theorie für die langsame Driftbewegung formuliert werden kann. Hier wird untersucht, inwiweit die Besonderheiten technischen Plasmer (andere Feldtopologie, Magnetisierung nur der Elektronen, Anwesenheit von Neutralgas und materiellen Wänden) die Beschreibung beeinflusst.

[DPG-Verhandlungen]

Tags: Gyrokinetik