محاكاة متعددة الفيزياء لتأثير الحقول المغناطيسية غير المتجانسة على انتظام البلازما في البلازما المرتبطة سعويًا

لتحقيق تحكم دقيق على الانتظام الشعاعي للبلازما المرتبطة سعويًا في تصنيع أشباه الموصلات، تحقق هذه الدراسة بشكل منهجي في التأثير المترابط لدرجة حرارة القطب الكهربائي والحقول المغناطيسية غير المتجانسة على خصائص البلازما باستخدام نموذج متعدد الفيزياء ثنائي الأبعاد. يدمج النموذج بين النماذج الحرارية، والمغناطيسية الثابتة، وسوائل البلازما، ونماذج المجالات الكهربائية في نطاق التردد، التي تم تنفيذها من خلال إطار محاكاة مشتركة باستخدام COMSOL و MATLAB. وقد وُجد أن الحقل المغناطيسي غير المتجانس الناتج عن ملف DC واحد يمكن أن يعدل بفاعلية ملف كثافة البلازما عن طريق تنظيم نقل الإلكترونات وامتصاص الطاقة. ومع ذلك، فإن فعالية هذا التحكم المغناطيسي مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بدرجة حرارة القطب الكهربائي. تتحكم درجة حرارة القطب في توزيع كثافة الغاز المحايد، مما يؤثر بشكل كبير على خصائص تفريغ البلازما. عندما تكون منطقة التحكم في درجة الحرارة صغيرة، تحدث تغيرات مفاجئة في درجة الحرارة عند حدودها، مما يؤدي إلى تغييرات كبيرة في توزيعات تركيز الغاز المحايد وكثافة البلازما، وبالتالي يصعب تعديل الحقل المغناطيسي. يتزايد هذا التأثير بشكل أكبر مع ارتفاع درجات حرارة القطب. لذلك، فإن توسيع مدى شعاعي للقطب الكهربائي الذي يتم التحكم في درجة حرارته أمر ضروري لتحقيق تعديل متجانس وفعال للحقل المغناطيسي.