ИСТИНА

Низкотемпературная плазма на основе аргона широко используется как для исследования фундаментальных процессов, так и в технологических приложениях. Возбужденные состояния Ar являются важными компонентами в физике и процессах газового разряда. Долгоживущие возбужденные состояния действуют как резервуары энергии и влияют на структуру разряда посредством передачи энергии другим компонентам и поверхностям. ВУФ-фотоны эмитируемые резонансными состояниями Ar могут существенно влиять на свойства обрабатываемых материалов, как положительным (стерилизация поверхностей, отверждение полимеров), так и отрицательным (повреждение диэлектриков с низкой диэлектрической постоянной) образом. Поэтому моделирование разрядов в плазменных реакторах должно правильно предсказывать плотности возбужденных состояний Ar в плазме. В данной работе изучалось использование столкновительно-радиационных моделей в кинетическом моделировании высокочастотного емкостного разряда на основе метода «Частиц в Ячейке» с Монте-Карло столкновениями. В модель были включены различные наборы возбужденных состояний Ar: от простого случая с суммарным метастабильным и резонансным уровнями [1], к более подробной схеме с четырьмя нижними 1s уровнями и двумя эффективными более высокими уровнями [2] и до достаточно подробной схемы в [3] с 14 уровнями (4 нижних 1s-состояния и 10 2p-состояний) и различными излучательными и электронными переходами между этими состояниями. Сечения электронного возбуждения в этих разных наборах были нормализованы, чтобы соответствовать полным потерям энергии электрона в неупругих столкновениях. Эта нормализация необходима для получения правильной функции распределения электронов по энергии, особенно при использовании сечений, полученных из квантовомеханических расчетов. Экспериментальные результаты из [3, 4] для плотностей Ar(1s) использовались для проверки кинетических самосогласованных расчетов. Представлены сокращенные наборы возбужденных состояний Ar, которые дают необходимую информацию о концентрации метастабильных и радиационных состояний, но при этом не слишком усложняют кинетическое моделирование. Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (РНФ No 18-72-00155). Литература. [1]. Rakhimova T. et al., IEEE Trans. Plasma Sci., 2006, 34, 867. [2]. Dyatko N.A., Ionikh Yu.Z., Meshchanov A.V., and Napartovich A.P., Plasma Physics Reports, 2005, 31, 871. [3]. Kovalev A.S., Kurchikov K.A., Proshina O.V., Rakhimova T.V., Vasilieva A.N., Voloshin D.G., Physics of Plasmas, 2019, 26, doi:10.1063/1.5123989. [4]. Zhu X. , Cheng Z., Pu Y., Czarnetzki U., J. Phys. D: Appl. Phys., 2016, 49, 225204.