Počítačové modelování mikrovlnného výboje

Mgr. Zdeněk Bonaventura, Ph.D.

Disertační práce

Computer simulation of microwave

Anotace:

Práce se zabývá modelováním mikrovlnného výboje v dusíku. Byl vytvořen simulační kód, který řeší časově závislou, prostorově homogenní Boltzmannovu rovnici metodou rozvoje do Legendreových polynomů ve vícečlenné aproximaci. Z řešení Boltzmannovy rovnice byly získány makroskopické parametry elektronů, které byly použity jako vstup pro makroskopický homogenní model mikrovlnného výboje v dusíku. Dále byl zformulován časově závislý jednorozměrný model tohoto výboje. V tomto modelu je řešena vlnová rovnice popisující šíření rovinné elektromagnetické vlny plazmatem a rovnice kontinuity, se započítanou ionizací, difuzí a rekombinací elektronů. Je použita aproximace lokálního pole. Jednoduchým způsobem je započítána fokusace elektromagnetické vlny a také odraz elektromagnetické vlny od stěny výbojové komory. V experimentech byl na měření koncentrace elektronů používán mikrovlnný interferometr s dielektrickými anténami. V práci je popsán výpočet vlivu plazmatu na šíření elektromagnetické vlny podél dielektrického válce, který je součástí dielektrické antény.

Abstract:

This work deals with computer simulation of microwave discharge in nitrogen. A simulation code which solves a spatially homogenous, time dependent Boltzmann equation was developed. This code uses the method of expansion of distribution function of electrons into the Legendre polynomials in multi term approximation. Electron swarm parameters for microwave discharge were computed by this method and these parameters were used for spatially homogenous macroscopic model of microwave discharge in nitrogen. Spatially one dimensional time dependent simulation of this discharge has been done. A wave equation that describes a propagation of a plane wave through a plasma and a continuity equation, that includes ionization, recombination and diffusion are solved in a local field approximation. The focusing of electromagnetic wave and the reflection of the wave on the discharge chamber wall is also involved. Microwave interferometer with dielectric antennae was used in experimental studies. In this work an influence of plasma on the propagation of electromagnetic wave along a dielectric rod, which is a part od dielectric antenna, is described.

Klíčová slova

počítačové modelování, mikrovlnný výboj, Boltzmannova rovnice computer simulation, microwave discharge, Boltzmann equation

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 6. 2. 2007

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 6. 2. 2007
• Vedoucí: prof. RNDr. David Trunec, CSc.

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Doktorský studijní program / obor:
Fyzika / Fyzika plazmatu