 |
راکتور GEC CCP، شیمی آرگون
معرفی
راکتور NIST (موسسه ملی استاندارد و فناوری) کنفرانس الکترونیک گازی (GEC) پلاسمای جفت شده خازنی (CCP) یک پلتفرم استاندارد برای مطالعه پلاسمای جفت شده خازنی فراهم می کند. حتی ساده‌ترین مدل‌های پلاسما نیز کاملاً درگیر هستند، بنابراین یک مثال دو بعدی به درک فیزیک بدون زمان بیش از حد CPU کمک می‌کند. راه حل حالت پایدار دوره ای یک تخلیه آرگون محاسبه می شود و هنگام مقایسه با اندازه گیری ها و شبیه سازی های موجود در ادبیات، توافق خوبی به دست می آید . 1 .
تعریف مدل
در این مثال، راکتور GEC CCP با استفاده از ماژول پلاسما Multiphysics COMSOL شبیه سازی شده است. شبیه‌سازی‌ها برای پلاسمای آرگون است که در فشار 100 mTorr توسط تحریک الکتریکی دوره‌ای 13.56 مگاهرتز ثابت می‌شود. این مدل 2 بعدی است و تکامل فضا و زمان – دوره ای چندین ویژگی ماکروسکوپی تخلیه را توصیف می کند. راکتور الکتریکی نامتقارن با الکترود برقی تقریباً 10 سانتی متر قطر و فاصله بین الکترودها 2.45 سانتی متر است.
مکانیسم‌های رسوب توان در یک راکتور CCP بسیار غیرخطی است و در فرکانس‌های مختلف متعدد رخ می‌دهد. بنابراین، پتانسیل الکترواستاتیک را نمی توان در حوزه فرکانس حل کرد. این مدل باید تکامل دوره‌ای ذرات باردار را توصیف کند تا رفتار جذب توان غیرخطی را به تصویر بکشد.
تحریک الکتریکی
الکترود رانده دارای توان ثابتی است که بایاس خود DC را محاسبه می کند. این با عبارت زیر و مجموعه ای از محدودیت ها در پتانسیل الکتریکی مطابقت دارد:
(1)
(2)
(3) 
.
.محدودیت در معادله 2 برای محاسبه بایاس خود DC، V dc,b استفاده می شود . محدودیت در معادله 3 برای محاسبه پتانسیل RF، V به گونه ای استفاده می شود که مقدار ثابتی از توان به پلاسما سپرده شود.
شیمی پلاسما
آرگون یکی از ساده ترین مکانیسم ها را برای اجرا در فشارهای پایین دارد. حالت های برانگیخته الکترونیکی را می توان به یک گونه واحد تبدیل کرد که منجر به یک مکانیسم شیمیایی متشکل از تنها 2 گونه و 3 واکنش ارائه شده در جدول 1 می شود . همانطور که در Ref. 1 ، کسر جرمی حالت فراپایدار محاسبه نشده است. مقاطع برخورد الکترون از Ref. 2 .
واکنش | فرمول | نوع |  |
1 | e+Ar=>e+Ar | کشسان | 0 |
2 | e+Ar=>e+Ars | برانگیختگی | 11.5 |
4 | e+Ar=>2e+Ar+ | یونیزاسیون | 15.8 |
علاوه بر واکنش های حجمی، واکنش سطح زیر نیز اجرا می شود:
واکنش | فرمول | ضریب چسبندگی | ضریب انتشار ثانویه | انرژی متوسط الکترونهای ثانویه (V) |
1 | Ar+=>Ar | 0 | 0.07 | 5.8 |
یون از انرژی داخلی خود برای استخراج یک الکترون از دیوار با احتمال 07/0 و انرژی متوسط 8/5 ولت استفاده می کند. ضریب چسبندگی صفر است به این معنی که تلفات دیواره تنها به دلیل مهاجرت فرض می شود.
نتایج و بحث
نتایج ارائه شده در این بخش برای 1 وات توان جذب شده توسط پلاسما است. ولتاژ و جریان در الکترود قدرت در شکل 1 ارائه شده است . دامنه تحریک ولتاژ اعمال شده و خود بایاس DC به ترتیب تقریباً 100 ولت و 78- ولت است. یک خود بایاس DC وجود دارد زیرا راکتور از نظر الکتریکی نامتقارن است. این ولتاژ تضمین می کند که میانگین دوره جریان رسانایی از طریق الکترود برقی صفر است. همچنین توجه داشته باشید که جریان جمع‌آوری‌شده در الکترود سینوسی نیست، به این معنی که در هارمونیک‌های بالاتر از پایه، توان جذب می‌شود.
شکل 2 تا شکل 6 مقادیر مختلف پلاسمای متوسط دوره را نشان می دهد. شکل 2 نشان می دهد که پلاسما در داخل شکاف کوچک چگالی بیشتری دارد و به حداکثر چگالی خارج از محور می رسد، همانطور که در شبیه سازی Ref. 1 و اندازه گیری های Overzet و همکاران (برگرفته از مرجع 1 ). همانطور که انتظار می رود، میانگین پتانسیل دوره یک حداکثر خارج از محور مربوط به حداکثر چگالی پلاسما، و یک جزء DC در الکترود نیرو داده شده توسط خود سوگیری DC محاسبه شده را نشان می دهد.
نرخ یونیزاسیون ارائه شده در شکل 6 نیز رفتار خارج از محور را نشان می دهد، اما حداکثر با حداکثر چگالی الکترون مطابقت ندارد . 1 .
به دلیل عدم تقارن الکتریکی راکتور، الکترود کوچکتر (الکترود نیرومند در این شبیه سازی) دارای غلاف بزرگتر با میدان های الکتریکی شدیدتر است. عواقب آن دماهای الکترون بالاتر و رسوب توان در نزدیکی الکترود نیرومند است.
 | دوره متوسط دمای الکترون در ماژول پلاسمای چندفیزیکی COMSOL از آن محاسبه می شود (4)  که در آن براکت ها نشان دهنده میانگین دوره است. برای به دست آوردن دماهای الکترون مشابه دماهای موجود در Ref. 1 میانگین باید به صورت محاسبه شود (5)  . |
شکل 7 و شکل 8 نمایه های چگالی الکترون را در امتداد مختصات محوری و شعاعی نشان می دهد. این نتایج با داده های شکل 7 در Ref مطابقت خوبی دارد . 1 که در آن شبیه سازی ها و اندازه گیری ها مقایسه می شوند.
شکل 1: نمودار ویژگی های VI تخلیه. به بایاس قابل توجه خود DC به دلیل عدم تقارن تخلیه توجه کنید.
شکل 2: نمودار چگالی الکترون میانگین دوره.
شکل 3: نمودار دمای متوسط الکترون دوره.
شکل 4: نمودار پتانسیل الکتریکی متوسط دوره.
شکل 5: نمودار رسوب توان متوسط دوره به الکترون ها.
شکل 6: نمودار نرخ یونیزاسیون متوسط دوره (توجه داشته باشید که واحدها در این نمودار غیر SI هستند، برای مقایسه آسانتر با شماره 1 ).
شکل 7: نمودار چگالی الکترون روی محور. در اینجا x=0 مربوط به الکترود رانده می شود.
شکل 8: نمودار پروفیل چگالی الکترون شعاعی در نیمی از شکاف تخلیه.
منابع
1. JPBoeuf و LC Pitchford، “مدل دو بعدی تخلیه RF جفت شده خازنی و مقایسه با آزمایشات در راکتور مرجع کنفرانس الکترونیک گازی”، Physical Review E , vol. 51، شماره 2، صص 1376-1390، 1995.
2. پایگاه داده فلپس، www.lxcat.net ، بازیابی شده در سال 2017.
مسیر کتابخانه برنامه: Plasma_Module/Capacitively_Coupled_Plasmas/argon_gec_ccp
دستورالعمل های مدل سازی
از منوی File ، New را انتخاب کنید .
جدید
در پنجره جدید ، روی 
Model Wizard کلیک کنید .
Model Wizard کلیک کنید .مدل جادوگر
1 | در پنجره Model Wizard ، از رابط Plasma، Time Periodic برای محاسبه راه حل حالت پایدار دوره ای برای سلول مرجع GEC با استفاده از مطالعه Time Periodic استفاده می شود . |
2 |  روی 2D Axismetric کلیک کنید . |
3 | در درخت Select Physics ، Plasma>Plasma، Time Periodic (ptp) را انتخاب کنید . |
4 | روی افزودن کلیک کنید . |
5 |  روی مطالعه کلیک کنید . |
6 | در درخت انتخاب مطالعه ، مطالعات پیش‌فرض برای واسط‌های فیزیک انتخاب شده > دوره زمانی را انتخاب کنید . |
7 |  روی Done کلیک کنید . |
چند پارامتر برای ابعاد هندسی، فرکانس و توان ورودی اضافه کنید.
تعاریف جهانی
پارامترهای 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Global Definitions روی Parameters 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پارامترها ، بخش پارامترها را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام | اصطلاح | ارزش | شرح |
L | 2.54 [سانتی متر] | 0.0254 متر | شکاف تخلیه |
R1 | 5.38 [سانتی متر] | 0.0538 متر | شعاع داخلی |
R2 | 10.16 [سانتی متر] | 0.1016 متر | شعاع بیرونی |
HD | 10.16 [سانتی متر] | 0.1016 متر | ارتفاع اتاقک |
dضخیم | 3[mm] | 0.003 متر | ضخامت دی الکتریک |
f0 | 13.56 [MHz] | 1.356E7 هرتز | فرکانس |
P0 | 1[W] | 1 وات | قدرت |
هندسه 1
هندسه شامل یک نقطه برای شکست دی الکتریک، و سه نقطه اضافی برای کمک به ایجاد یک مش نقشه‌برداری شده است. از آنجایی که رابط Plasma، Time Periodic تعداد زیادی درجه آزادی ایجاد می کند، ایجاد هندسه ای که می تواند به طور موثر مشبک شود به کاهش زمان محاسبات و حافظه مورد نیاز هنگام حل کمک می کند.
مستطیل 1 (r1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Rectangle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width ، R1 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، L را تایپ کنید . |
5 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
مستطیل 2 (r2)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Rectangle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width ، R2-R1 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، Hd را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن r ، R1 را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن z ، -Hd/2+L/2 را تایپ کنید . |
7 |  روی Build All Objects کلیک کنید . |
8 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
نقطه 1 (pt1)
1 | در نوار ابزار هندسه ، روی  نقطه کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Point ، بخش Point را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن r ، R1-dThick را تایپ کنید . |
4 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
نقطه 2 (pt2)
1 | روی نقطه 1 (pt1) کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Point ، بخش Point را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن z ، L را تایپ کنید . |
4 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
نقطه 3 (pt3)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Geometry 1 روی Point 1 (pt1) کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Point ، بخش Point را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن r ، R2 را تایپ کنید . |
4 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
نقطه 4 (pt4)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Geometry 1 روی Point 2 (pt2) راست کلیک کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Point ، بخش Point را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن r ، R2 را تایپ کنید . |
4 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
بخش خط 1 (ls1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  More Primitives کلیک کنید و Line Segment را انتخاب کنید . |
2 | در شی pt2 ، فقط نقطه 1 را انتخاب کنید. |
ممکن است انتخاب صحیح با استفاده از پنجره فهرست انتخاب آسان تر باشد . برای باز کردن این پنجره، در نوار ابزار Home روی Windows کلیک کرده و Selection List را انتخاب کنید . (اگر از دسکتاپ کراس پلتفرم استفاده می کنید، ویندوز را در منوی اصلی پیدا می کنید.)
3 | در پنجره تنظیمات برای Line Segment ، قسمت Endpoint را پیدا کنید . |
4 | زیربخش End vertex را پیدا کنید . برای انتخاب دکمه ضامن  فعال کردن انتخاب کلیک کنید . |
5 | در شی pt1 ، فقط نقطه 1 را انتخاب کنید. |
برخی از لبه های کنترل مش را اضافه کنید تا مش بندی را تسهیل کنید بدون اینکه بر تنظیمات فیزیک یا پس پردازش تأثیر بگذارد.
لبه های کنترل مش 1 (mce1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Virtual Operations کلیک کنید و Mesh Control Edges را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای لبه‌های کنترل مش ، بخش ورودی را پیدا کنید . |
3 | تیک گزینه Include adjacent vertices را پاک کنید . |
4 | در باله شی ، فقط مرزهای 4 و 9 را انتخاب کنید. |
5 | در نوار ابزار Geometry ، روی  ساختن همه کلیک کنید . |
اکنون که هندسه تعریف شده است، برخی از انتخاب ها را برای تسهیل تنظیم فیزیک اضافه کنید.
تعاریف (COMP1)
دیوارها
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، بخش Input Entities را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | کادر بررسی همه مرزها را انتخاب کنید . |
5 | فقط مرزهای 2-12 را انتخاب کنید. |
6 | در قسمت Label text، Walls را تایپ کنید . |
الکترود رانده
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، بخش Input Entities را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | فقط مرز 2 را انتخاب کنید. |
5 | در قسمت نوشتار Label ، Driven Electrode را تایپ کنید . |
تماس دی الکتریک
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، بخش Input Entities را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | فقط مرزهای 4 و 6 را انتخاب کنید. |
5 | در قسمت نوشتار Label ، Dielectric Contact را تایپ کنید . |
دیوارهای زمینی
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، بخش Input Entities را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | فقط مرزهای 3، 5، و 7-12 را انتخاب کنید. |
5 | در قسمت نوشتار برچسب ، دیوارهای زمینی را تایپ کنید . |
برای فیزیک، ما برای گونه های سنگین فقط در هندسه پایه حل می کنیم و از 30 عنصر در بعد اضافی استفاده می کنیم که یک دوره RF را نشان می دهد.
پلاسما، دوره زمانی (PTP)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Plasma, Time Periodic (ptp) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Plasma، Time Periodic ، بخش Extra Dimension Settings را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن P xd ، 1/f0 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن N ، 30 را تایپ کنید . |
5 | از لیست انتخاب گونه های سنگین ، هندسه پایه را انتخاب کنید . |
واردات مقطع 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Global کلیک کنید و Cross Section Import را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای واردات مقطع ، بخش واردات مقطع را پیدا کنید . |
3 |  روی Browse کلیک کنید . |
4 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل Ar_xsecs_reduced.txt دوبار کلیک کنید . |
5 |  روی Import کلیک کنید . |
گونه: Ar
1 | در پنجره Model Builder ، روی Species: Ar کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گونه‌ها ، بخش General Parameters را پیدا کنید . |
3 | از لیست داده های گونه های از پیش تعیین شده ، Ar را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Species Formula را پیدا کنید . چک باکس From mass constraint را انتخاب کنید . |
گونه: Ars
گونه های فراپایدار را غیرفعال کنید، زیرا در مقاله مرجع گنجانده نشده است.
1 | در پنجره Model Builder ، روی Species: Ars کلیک راست کرده و Disable را انتخاب کنید . |
برای یون های آرگون، از جدول جستجوی داخلی برای تحرک، و تقریب میدان محلی برای دمای یون استفاده کنید.
گونه: Ar+
1 | در پنجره Model Builder ، روی Species: Ar+ کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گونه ها ، بخش فرمول گونه ها را پیدا کنید . |
3 | تیک گزینه Initial value from electroneutrality constraint را انتخاب کنید . |
4 | قسمت General Parameters را پیدا کنید . از لیست داده های گونه های از پیش تعیین شده ، Ar را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Mobility and Diffusivity Expressions را پیدا کنید . از لیست مشخصات ، Specify mobility, compute diffusivity را انتخاب کنید . |
6 | از لیست دمای یون ، استفاده از تقریب میدان محلی را انتخاب کنید . |
7 | قسمت Mobility Specification را پیدا کنید . از لیست Specify using ، آرگون یون در آرگون را انتخاب کنید . |
واکنش سطحی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Surface Reaction را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای واکنش سطحی ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، دیوارها را انتخاب کنید . |
4 | بخش Reaction Formula را پیدا کنید . در قسمت Formula text Ar+=>Ar را تایپ کنید . |
5 | قسمت Reaction Parameters را پیدا کنید . در قسمت متن γ f ، 0 را تایپ کنید . |
دما، فشار و تحرک الکترون را همانطور که در مرجع تعریف شده است وارد کنید.
پلاسما مدل 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Plasma Model 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مدل پلاسما ، بخش ورودی مدل را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن T ، 300[K] را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن p A ، 0.1[torr] را تایپ کنید . |
5 | بخش چگالی و انرژی الکترون را پیدا کنید . از لیست ویژگی های انتقال الکترون ، Specify mobility only را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت متن μ e ، 3E5[cm^2/(V*s)]/0.1 را تایپ کنید . |
دیوار 1
1 | در نوار ابزار فیزیک ، روی  Boundaries کلیک کنید و دیوار را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات دیوار ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، دیوارها را انتخاب کنید . |
4 | قسمت تنظیمات دیوار عمومی را پیدا کنید . در قسمت متن r e ، 5/11 را تایپ کنید . |
راندن الکترود با توان ثابت به جای ولتاژ بسیار پایدارتر است. محاسبات خود بایاس DC را فعال کنید زیرا در مرجع گنجانده شده است.
تماس فلزی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Metal Contact را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای تماس فلزی ، بخش انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست Selection ، Driven Electrode را انتخاب کنید . |
4 | بخش RF Source را پیدا کنید . در قسمت متن P rf ، P0 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن f p ، f0 را تایپ کنید . |
6 | قسمت DC Source را پیدا کنید . تیک Compute DC self-bias را انتخاب کنید . |
تماس دی الکتریک 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Dielectric Contact را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای تماس دی الکتریک ، بخش انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، تماس دی الکتریک را انتخاب کنید . |
زمین 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Ground را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای زمین ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، دیوارهای زمینی را انتخاب کنید . |
برای به حداقل رساندن تعداد درجات آزادی، مقداری زمان صرف کنید تا توری ایجاد کنید که در جایی که انتظار می رود تخلیه شیب زیادی نشان دهد خوب است و در جاهای دیگر از مش بسیار درشت تر استفاده کنید.
مش 1
نقشه برداری 1
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Mapped کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Mapped ، برای گسترش بخش Control Entities کلیک کنید . |
3 | کادر تیک Smooth seranserî نهادهای کنترل حذف شده را پاک کنید . |
توزیع 1
1 | روی Mapped 1 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 4 و 5 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، بخش توزیع را پیدا کنید . |
4 | در فیلد متنی Number of elements ، 4 را تایپ کنید . |
توزیع 2
1 | در پنجره Model Builder ، روی Mapped 1 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 2 و 3 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، بخش توزیع را پیدا کنید . |
4 | از لیست نوع توزیع ، از پیش تعریف شده را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متنی Number of Elements عدد 20 را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن نسبت عنصر ، 5 را تایپ کنید . |
توزیع 3
1 | روی Mapped 1 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 7 و 9 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، بخش توزیع را پیدا کنید . |
4 | از لیست نوع توزیع ، از پیش تعریف شده را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متنی Number of Elements عدد 15 را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن نسبت عنصر ، 10 را تایپ کنید . |
7 | چک باکس توزیع متقارن را انتخاب کنید . |
توزیع 4
1 | روی Mapped 1 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 6، 8، 10 و 12 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، بخش توزیع را پیدا کنید . |
4 | از لیست نوع توزیع ، از پیش تعریف شده را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متنی Number of Elements عدد 15 را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن نسبت عنصر ، 8 را تایپ کنید . |
7 | چک باکس توزیع متقارن را انتخاب کنید . |
توزیع 5
1 | روی Mapped 1 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 1، 11، 13 و 14 را انتخاب کنید.  |
3 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، بخش توزیع را پیدا کنید . |
4 | از لیست نوع توزیع ، از پیش تعریف شده را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متنی Number of Elements عدد 25 را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن نسبت عنصر ، 3 را تایپ کنید . |
7 | چک باکس توزیع متقارن را انتخاب کنید . |
8 |  روی ساخت همه کلیک کنید . |
این مدل بسته به سخت افزار حدود 20 دقیقه طول می کشد تا حل شود. با استفاده از Results در حین حل> ، می توان تکامل چگالی الکترون را در هر تکرار غیرخطی تجسم کرد. برای این کار ابتدا مقدار اولیه را بدست آورید.
مطالعه دوره ای زمانی
1 | در پنجره Model Builder ، روی Study 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، Time Periodic Study را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | در نوار ابزار مطالعه ،  روی دریافت مقدار اولیه کلیک کنید . |
مطالعه دوره ای زمانی
تنظیمات حل کننده
در پنجره Model Builder ، گره Time Periodic Study>Solver Configurations را گسترش دهید .
راه حل 1 (sol1)
1 | در پنجره Model Builder ، گره Time Periodic Study>Solver Configurations>Solution 1 (sol1) را گسترش دهید . |
حالا انتخاب کنید که چگالی الکترون باید در حین حل رسم شود.
2 | در پنجره Model Builder ، گره Time Periodic Study>Solver Configurations>Solution 1 (sol1)>Stationary Solver 1 را گسترش دهید ، سپس روی Fully Coupled 1 کلیک کنید . |
3 | در پنجره Settings for Fully Coupled ، برای گسترش بخش Results while Solving کلیک کنید . |
4 | کادر Plot را انتخاب کنید . |
5 | در نوار ابزار مطالعه ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
در نمودارهای پیش‌فرض چرخه بزنید تا بتوان نتایج را با مرجع مقایسه کرد.
نتایج
جریان و ولتاژ، تماس فلزی 1 (ptp)
یک نمودار جدید برای نرخ یونیزاسیون متوسط دوره ایجاد کنید.
منبع یونیزاسیون، دوره متوسط
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 2D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح دوبعدی ، منبع یونیزاسیون، میانگین دوره را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
سطح 1
1 | روی منبع Ionization ، Period-Averaged کلیک راست کرده و Surface را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Plasma، Time Periodic>Reaction rates>ptp.Re_av – بیان نرخ ، میانگین دوره – 1/(m³·s) را انتخاب کنید . |
3 | قسمت Expression را پیدا کنید . در قسمت Unit ، 1/(cm^3*s) را تایپ کنید . |
4 | در نوار ابزار منبع Ionization، Period-Averaged ، روی  Plot کلیک کنید . |
5 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
چند خط برش ایجاد کنید تا بتوان چگالی الکترونی متوسط دوره شعاعی و روی محور را تجسم کرد.
Cut Line 2D 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Results>Datasets را گسترش دهید . |
2 | روی Results>Datasets کلیک راست کرده و Cut Line 2D را انتخاب کنید . |
3 | در پنجره تنظیمات برای Cut Line 2D ، بخش Line Data را پیدا کنید . |
4 | در ردیف 2 ، R را روی 0 تنظیم کنید . |
5 | در ردیف 2 ، Z را روی 2[cm] تنظیم کنید . |
6 | از لیست Snapping ، Snap به نزدیکترین مرز را انتخاب کنید . |
در چگالی الکترونی محور
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی  1D Plot Group کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for 1D Plot Group ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست Dataset ، Cut Line 2D 1 را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت نوشتار Label ، روی تراکم الکترونی محوری را تایپ کنید . |
نمودار خطی 1
1 | روی Axis Electron Density کلیک راست کرده و Line Graph را انتخاب کنید . |
2 | در نوار ابزار On Axis Electron Density ، روی  Plot کلیک کنید . |
Cut Line 2D 2
1 | در نوار ابزار نتایج ، بر روی  Cut Line 2D کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Cut Line 2D ، بخش Line Data را پیدا کنید . |
3 | در ردیف 1 ، Z را روی L/2 تنظیم کنید . |
4 | در ردیف 2 ، R را روی R2 تنظیم کنید . |
5 | در ردیف 2 ، Z را روی L/2 تنظیم کنید . |
چگالی الکترون شعاعی
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی  1D Plot Group کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for 1D Plot Group ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست Dataset ، Cut Line 2D 2 را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت نوشتار Label ، Radial Electron Density را تایپ کنید . |
نمودار خطی 1
1 | روی Radial Electron Density کلیک راست کرده و Line Graph را انتخاب کنید . |
2 | در نوار ابزار Radial Electron Density ، روی  Plot کلیک کنید . |
پتانسیل بایاس RF و خود DC را ارزیابی کنید.
ارزیابی جهانی 1
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی ارزیابی  جهانی کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای ارزیابی جهانی ، روی جایگزینی عبارت در گوشه سمت راست بالای بخش عبارات کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Plasma، Time Periodic>Metal Contact 1>ptp.mct1.Va_per – Voltage Amplitude – V را انتخاب کنید . |
3 | روی Add Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expressions کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Plasma، Time Periodic>Metal Contact 1>ptp.mct1.Vdcb_per – ولتاژ بایاس DC – V را انتخاب کنید . |
4 |  روی ارزیابی کلیک کنید . |
در نهایت، یک مطالعه برای تبدیل راه حل به حوزه زمانی اضافه کنید. این اجازه می دهد تا همه متغیرها به جای مقادیر متوسط دوره، در نقاط آنی از زمان رسم شوند. این مطالعه در چند ثانیه اجرا می شود.
اضافه کردن مطالعه
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study باز شود . |
2 | به پنجره Add Study بروید . |
3 | زیربخش مطالعات را پیدا کنید . در درخت «انتخاب مطالعه »، «مطالعات از پیش تعیین شده برای واسط‌های فیزیک انتخابی »> «زمان دوره‌ای به زمان وابسته » را انتخاب کنید . |
4 | روی Add Study در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
5 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study بسته شود . |
مطالعه 2
مرحله 1: زمان دوره ای تا زمان وابسته
1 | در پنجره تنظیمات مربوط به Time Periodic تا Time Dependent ، قسمت Study Settings را پیدا کنید . |
2 |  روی Range کلیک کنید . |
3 | در کادر محاوره‌ای Range ، تعداد مقادیر را از لیست روش ورود انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن توقف ، 1/f0 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متنی Number of values ، 51 را تایپ کنید . |
6 | روی Replace کلیک کنید . |
7 | در پنجره تنظیمات برای Time Periodic به Time Dependent ، کلیک کنید تا بخش Values of Dependent Variables گسترش یابد . |
8 | مقادیر متغیرهای حل نشده را برای بخش فرعی پیدا کنید . از لیست تنظیمات ، کنترل کاربر را انتخاب کنید . |
9 | از لیست روش ، راه حل را انتخاب کنید . |
10 | از لیست Study ، Time Periodic Study، Time Periodic را انتخاب کنید . |
11 | در پنجره Model Builder ، روی Study 2 کلیک کنید . |
12 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، Time Periodic به Time Dependent را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
13 | در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
یک انیمیشن از پتانسیل الکتریکی ایجاد کنید.
نتایج
پتانسیل الکتریکی (ptp)
در پنجره Model Builder ، در بخش Results روی Electric Potential (ptp) کلیک کنید .
انیمیشن 1
در نوار ابزار Electric Potential (ptp) ، روی انیمیشن کلیک کنید و Player را انتخاب کنید .
انیمیشن کلیک کنید و Player را انتخاب کنید .چگالی الکترونی، دوره متوسط (ptp)
یک تصویر کوچک برای نمودار چگالی الکترون متوسط دوره تنظیم کنید.
ریشه
1 | در پنجره Model Builder ، روی گره ریشه کلیک کنید. |
2 | در پنجره تنظیمات گره ریشه ، بخش Presentation را پیدا کنید . |
3 | زیربخش Thumbnail را پیدا کنید . روی Set from Graphics Window کلیک کنید . |
