Numéro
J. Phys. France
Volume 34, Numéro 2-3, février-mars 1973
Page(s) 185 - 195
DOI https://doi.org/10.1051/jphys:01973003402-3018500
J. Phys. France 34, 185-195 (1973)
DOI: 10.1051/jphys:01973003402-3018500

Décharges HF entretenues soit sur une résonance de cavité, soit sur une résonance de plasma

E. Bloyet, Ph. Leprince et H. Milleon

Laboratoire de Physique des Plasmas , Université Paris XI-91 Orsay


Abstract
A linear bounded plasma theory can be used to understand the high-power behavior of a resonantly sustained plasma inside a cylindrical cavity : the plasma can either be sustained in one of its plasma resonant states or in one of cavity resonant states ; densities above critical density (ω p > ω ; where ω is the angular frequency of HF field ; ω p is the electron plasma frequency) can be obtained. A theoretical model based on the energy balance of the electron gas is established. In a second part, a column plasma is created by exciting either axially or dipolar plasma modes ; initially the discharge is started inside a cavity and extends itself appreciably outside due to the force resulting from the gradient of the square of the electric-field. This in turns allows the surface wave to propagate a longer distance and in turn allows the process to repeat until the wave power has been attenuated. The velocity of this mechanism is measured. Plasma densities of over 1013 critical densities can easily be produced by exciting the axially symmetric mode.


Résumé
Les densités obtenues dans des décharges HF autorésonnantes s'expliquent parfaitement en utilisant une théorie linéaire pour déterminer la position des résonances ; elles peuvent être créées, soit sur une des résonances propres du plasma, soit sur une résonance de la cavité ; des densités supérieures à la densité critique (ω p > ω ; ω est la fréquence d'excitation et ωp la fréquence plasma) peuvent être obtenues. Un modèle théorique basé sur l'équilibre de l'énergie permet d'expliquer les résultats expérimentaux. Dans une seconde partie, une colonne de plasma est obtenue en excitant un mode plasma (soit le mode à symétrie axiale, soit le mode dipolaire) ; initialement le plasma est créé dans la cavité et s'étend très largement en dehors à cause de la force en ∇E2 ; cela permet à l'onde de se propager sur une plus grande distance et, en répétant ce mécanisme jusqu'au moment où l'onde sera atténuée, d'obtenir une colonne de plasma ; la vitesse de ce mécanisme a été mesurée. Des densités, mille fois supérieures à la densité critique, ont été obtenues en excitant le mode à symétrie axiale.

PACS
5280P - High-frequency and RF discharges.
5250 - Plasma production and heating.

Key words
high frequency discharges -- plasma oscillations -- plasma production