Influence of dust particles on RF-discharge plasma afterglow

Abstract

In this paper we report about results of computer simulation by PIC/MCC method of the discharging of dust particles in the plasma afterglow and time dependence of plasma parameters in discharge gap after switching off the voltage. It is shown that discharging of dust particles in the afterglow plasma after switching off voltage of radiofrequency discharge occurs faster in the central part of the electrode gap due to the ion cloud forming and intense recombination of electrons in collisions with dust particles in this area. Moreover, the discharging rate is increasing with increasing of the dust particles density. In the initial stage after the switching off the voltage plasma has a positive potential relative to the electrodes. Eventually, when the electron and ion densities are significantly reduced, the charge of the plasma is determined by the amount of negative dust particles. In this case, the plasma potential is negative relative to the electrodes, which contributes to the effective diffusion of dust particles on the walls of the discharge chamber.

Представлены результаты компьютерного моделирования методом PIC/MCC разрядки пылевых частиц в послесвечении плазмы радиочастотного разряда и временные зависимости параметров плазмы в разрядном промежутке после выключения напряжения. Показано, что разрядка пылевых частиц в послесвечении плазмы после выключения напряжения радиочастотного разряда происходит быстрее в центральной части межэлектродного промежутка, что обусловлено образованием ионного сгустка и интенсивной рекомбинацией электронов при столкновении с пылинками в этой области. Кроме того, скорость разрядки увеличивается с увеличением плотности частиц пыли. В начальной стадии после выключения напряжения плазма имеет положительный потенциал относительно электродов. В конце концов, когда концентрации электронов и ионов значительно снижаются, заряд плазмы определяется количеством отрицательных частиц пыли. В этом случае потенциал плазмы является отрицательным по отношению к электродам.

Представлено результати комп'ютерного моделювання методом PIC/MCC розрядки пилових частинок у післясвітінні плазми радіочастотного розряду та часові розподіли параметрів плазми в розрядному проміжку після вимкнення напруги. Показано, що розрядка пилових частинок у післясвітінні плазми після вимкнення напруги радіочастотного розряду відбувається швидше в центральній частині міжелектродного проміжку, що пов’язано з утворенням іонного згустка та інтенсивною рекомбінацією електронів при зіткненні з пилинками в цій області. Крім того, швидкість розрядки збільшується зі збільшенням концентрації частинок пилу в розряді. На початковій стадії після вимкнення напруги плазма має позитивний потенціал щодо електродів. Зрештою, коли концентрації електронів та іонів значно знижуються, заряд плазми визначається кількістю негативних частинок пилу. У цьому випадку потенціал плазми є негативним по відношенню до електродів.