Modelování interakce chemicky aktivního plazmatu s vnořenými pevnými látkami

Mgr. Pavel ČERNÝ, Ph.D.

Disertační práce

Computational study of plasma-surface interactions in chemically active plasma

Anotace:

Disertační práce se zabývá zkoumáním interakce elektronegativního plazmatu s vnořenou pevnou látkou pomocí metod počítačového modelování. Pro tento cíl byly vytvořeny dva okruhy modelů. Prvním z nich je spojitý model chemicky aktivního plazmatu, který simuluje chemické procesy v objemu kladného sloupce doutnavého výboje směsi Ar/O2. Model je založen na metodě chemické kinetiky a skládá se ze 161 chemické reakce mezi 16 typy částic. Hlavním výsledkem tohoto modelu je výpočet koncentrací zahrnutých částic v objemu plazmatu při různých parametrech plazmatu. Druhým okruhem modelů jsou jednodimenzionální a dvojdimenzionální multikomponentní částicové modely založené na technice PIC-MC pro elektronegativní plazma směsi Ar/O2 ve válcové konfiguraci. V těchto modelech jsou použity výsledky z modelu chemicky aktivního plazmatu. Hlavní pozornost je věnována vývoji sheathu v multikomponentním plazmatu směsi Ar/O2 v závislosti na mnoha parametrech plazmatu (poměr plynů, tlak, poloměr sondy apod.) a to jak ve statickém tak i dynamickém stavu.

Abstract:

This PhD thesis is focused on investigation of plasma-solid interaction with help of computer modelling methods. Two sets of models were created for this purpose. First of them is a fluid model based on macroscopic kinetic approach which simulates volume processes in a DC glow discharge in Ar/O2 mixture. The kinetic scheme of the model contains 161 reactions between 16 neutral, charged, and excited species. As results, the time dependencies of concentrations of neutral, excited, and charged species were obtained for various discharge parameters. The second set of models are both one-dimensional and two-dimensional multicomponent particle models based on a PIC-MC technique; they are performed for electronegative plasma of Ar/O2 mixture with a cylindrical configuration. The results from the model of volume processes are used as input concentrations of species. The main attention is paid to a sheath development in dependences on various plasma parameters (gas ratio, pressure, probe radius, etc.), in both the steady and the dynamic states.

Klíčová slova

interakce plasma-pevná látka, částicové modelování, chemicky aktivní plazma, elektronegativní plyny, dynamické procesy, sheath, objemové procesy

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 3. 3. 2011

Zveřejnit od: 31. 12. 2999

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 8. 9. 2011
• Vedoucí: prof. RNDr. Stanislav Novák, CSc.

UNIVERZITA JANA EVANGELISTY PURKYNĚ V ÚSTÍ NAD LABEM

Přírodovědecká fakulta

Doktorský studijní program / obor:
Fyzika / Počítačové metody ve vědě a technice