Modeling of a AC Xe barrier discharge plasma

Abstract

A self-consistent one dimensional model of a Xe gas discharge in the electrodes covered by dielectric barrier is presented. Spatiotemporal profile of the concentration for electrons, ions and excited species in the gap is obtained for power frequencies between 50 kHz and 13.56 MHz and gas pressures between 1 Torr and 100 Torr, and results are discussed with respect to the pressures and frequencies. The influence of the charges accumulated on the barrier surfaces on the plasma properties are discussed. The spatial distribution of excimers Xe2(sup asterisk), which is important properties for designing a excimer lamp, shows that its concentration in the sheath region becomes higher than that in the bulk with lowering the frequencies. Development process of filamentation, a micro-streamer, assisted by the high field induced by space charge in a uniform discharge plasma is also simulated using a two dimensional model extended by the present model.

誘電バリヤで被覆した電極間のXeガス放電の自己無撞着1次元模型について述べた。50kHz?13.56MHzの範囲の電力周波数および1Torr?100Torrの範囲のガス圧に対して、ギャップにおける電子、イオンおよび励起種に対する時空的濃度分布を求め、圧力と周波数に関して結果を論じた。バリヤ表面に蓄積した電荷がプラズマ特性に及ぼす影響を論じた。エキシマランプ設計にとって重要な特性であるエキシマXe2(sup asterisk)の空間分布は、シース領域におけるエキシマの濃度が周波数の低下に従いバルク状の濃度よりも高くなることを示した。均一放電プラズマ中で空間電荷により誘導された高い磁場に支えられたフィラメンテーション、マイクロストリーマの成長過程を本模型により拡張した2次元模型を用いてシミュレーションを行った。