The ECR microwave discharge is studied numerically with a particle model using an one dimensional electromagnetic particle-in-cell Monte-Carlo collision method (PIC-MCC mothod)[1].
In our model, the electromagnetic wave is polarized circularly and propagates along an external static magnetic field and elastic, excitational and ionizing electron-neutral collisions and elastic and charge exchange ion-neutral collisions are included. The motions of charged particles are determined by the equations of motion and collision processes. The electomagnetic fields are calculated through Maxwell's equations.
The discharge for helium gas is simulated and the simulation results explain well the physical properities of the ECR discharge which include the energy absorption of electrons through ECR coupling, the propagation of microwave, the transports of the charged particles and the effect of divergent external magnetic field.
일차원 전자기적 PIC-MCC (particle-in-cell Monte-Carlo collision) 방법을 이용하여 전자싸이클로트론공명 마이크로파 방전(ECR microwave discharge)에 대한 수치적 연구를 수행하였다.
이 입자모델에서는 원형으로 편광된 전자기파가 외부 정자기장을 따라서 전파하는 경우를 고려하였으며, 전자와 중성입자 사이의 탄성충돌, 들뜸충돌(excitational collision), 이온화충돌과 이온과 중성입자 사이의 탄성충돌, 전하교환충돌(charge-exchange collision) 등을 포함하였다. 하전된 입자들의 운동은 운동방정식과 충돌과정에 의하여 결정되고, 전자기장들은 Maxwell 방정식을 통하여 계산된다.
Helium 기체의 방전을 모의실험하였으며, 그 결과는 전자싸이클로트론 공명 결합을 통한 전자들의 에너지흡수와 마이크로파의 전파 및 하전입자들의 수송현상, 그리고 외부자기장의 발산효과 등의 ECR 마이크로파 방전에 대한 물리적 성질을 잘 설명하여 준다.
