椭球谐振腔微波等离子体系统的研究

【摘要】： 近年来微波等离子体化学气相沉积技术越来越受到人们的关注,它是一种新型的生产技术。随着工业的发展,对高性能材料的需求促使人们开发大功率的反应设备,传统的圆柱腔已无法满足需要。椭球谐振腔因其结构的特点,可以满足大功率的需求,并且耦合微波从椭球的一个球心发出,在椭球的另一个球心产生等离子体,等离子体比较集中,而且沉积速度快,适合大面积的沉积。 本文从Maxwell方程及其边界条件求解出椭球腔内的电磁场分布,较为全面的研究了旋转椭球坐标系下赫姆霍兹方程的解的问题,讨论了用特殊函数来求解旋转椭球坐标系下电磁场的解,并通过数值仿真研究了旋转椭球谐振腔的本征值和品质因数,并和球形谐振腔做了比较,主要内容为: 1.用Maxwell方程及其边界条件求解出椭球腔内的电磁场分布,并且分析了椭球腔内的谐振模式。 2.从有限元理论和有限积分的角度出发,用计算机数值仿真对椭球谐振腔内的高频场结构进行分析。 3.比较分析了谐振腔的结构尺寸及其内部构造改变对电磁场模式的影响,等离子体在腔体内部的产生位置。 在此基础上,根据电磁场和等离子体的各自的性质特点,分析了在椭球谐振腔的内电磁场和等离子体的相互作用原理。