Ein nicht-lokales driftkinetisches Elektronenmodell für eine magnetisch unterstützte DC-Entladung

Benjamin Schröder, Ralf Peter Brinkmann

DPG Frühjahrstagung der Sektion AMOP, 12.-16. März 2012, Stuttgart (poster presentation)


Abstract

Dieser Beitrag stellt ein kinetisches Modell für eine magnetisch unterstützte DC-Entladung vor, wie sie bei der Advanced Plasma Source (APS) von Leybold Optics vorliegt. Es handelt sich dabei um eine bei sehr niedrigem Druck (typisch 0.02 Pa) betriebene koaxiale DC-Entladung. Eine geheizte LaB6-Kathode emittiert Elektronen, die sich in einem durch eine Zylinderspule hervorgerufenen magnetischen Feld bewegen. Das Plasma expandiert aus der Quelle in eine Vakuumkammer und enthält hochenergetische Ionen, die für die Unterstützung von Beschichtungsprozessen genutzt werden können. Während für den Expansionsbereich ein Modell erarbeitet wurde, fehlte bislang das Verständnis für die plasmaphysikalischen Eigenschaften der Entladungsregion. Aufgrund der großen freien Weglängen der Elektronen muss das Problem kinetisch betrachtet werden. Dazu lässt sich über eine Skalenanalyse und einen Störungsansatz aus der Boltzmanngleichung eine in ihren Variablen reduzierte, nicht-lokale driftkinetische Gleichung in Form einer inhomogenen Diffusionsgleichung herleiten. Die Verteilungsfunktion hängt dabei lediglich von der totalen Energie und einer Flusskoordinate ab. Die Gleichung wird unter der Annahme einer spe- ziellen Form des elektrischen Potentials gelöst und Ergebnisse präsentiert.

[Abstract]

Tags: APS, Kinetik, kinetisch, plasma, PluTO