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| 螺旋波等离子体（helicon plasma）由一种新型等离子体源，它利用天线与等离子体中的右极化波(螺旋波)的共振,通过朗道阻尼的方式加热电子,产生高密度的等离子体。螺旋波等离子体的激发需要外加磁场，通常磁场强度为几百高斯。随着研究的进一步的发展，为了获得高密度等离子体，人们发展了高磁场下（磁场强度几千高斯到几个特斯拉）的螺旋波等离子体。近年来，在高磁场下的螺旋波等离子体的研究中，虽然目前已经发展了一些实验装置，开展了一些研究工作。但是，由于高磁场下等离子体诊断技术的复杂，实验结果的报道较少，同时模拟工作也比较欠缺，因此对高磁场下螺旋波放电机制缺乏深入了解，需要开展进一步的研究工作。本文采用有限元分析，用COMSOL Multiphysics软件模拟双盘绕串联式天线螺旋波放电。在模拟中，耦合了COMSOL Multiphysics中的等离子体模块及低频电磁场模块，分析了二维几何模型螺旋波等离子体的电子密度，电子温度，功率吸收密度等等离子体性质随外加磁场的变化规律，以及随输入功率、放电气压的变化规律。模拟发现，在磁场为0.2T至0.3T之间，以及随后在0.5T至0.6T之间、0.8T至1.0T之间，天线与螺旋波共振耦合，等离子体的电子密度发生跳变，而磁场超过1T之后，等离子体密度趋于饱和，不再增大。功率吸收密度随磁场增大的变化趋势同电子密度相似，均出现跳变，并在磁场超过1T之后趋于稳定。同时发现，在0.25T下，随着输入功率的增大，等离子体电子密度，功率吸收密度出现跳变，满足天线与螺旋波共振耦合模式，而在1T下，等离子体电子密度及功率吸收密度平稳增大，不满足天线与螺旋波共振耦合。 |
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