· 项目背景
电感耦合等离子体（英语：Inductively Coupled Plasma，缩写：ICP）是一种通过随时间变化的磁场电磁感应产生电流作为能量来源的等离子体源。ICP源的用途主要用于等离子体光谱诊断、电感耦合等离子质谱分析、等离子体刻蚀、气相沉积薄膜技术等。本例针对Ar ICP放电过程中等离子体放电和流动传热过程进行耦合仿真。
· 枝晶生长机理
低压放电的特征在于电子温度远高于惰性气体温度。本模型模拟中等压力 (1 torr)下的等离子体，此时不能假定气体温度恒定，且等离子体尚未进入局部热力学平衡状态。因此本例没有采用MHD模型进行计算，而是仍然采用双温度流体模型进行数值仿真。该仿真需要考虑以下要点。
1、等离子体反应机理
本项目中根据相关文献，将Ar放电过程整理为7个反应组成的反应体系，其中电子碰撞反应5个，化学反应2个，主要的离子来源于Ar+。并考虑各种激发态粒子和离子在表面的反应。
2、等离子体流体模型
根据漂移-扩散理论建立电子输运方程、电子能量守恒方程和重粒子输运方程，静电场的计算采用泊松方程。其中电子能量分布函数（EEDF）采用麦克斯韦分布，通过对碰撞截面积分计算相关反应速率。
3、感应耦合等离子体中的电子加热过程
感应耦合等离子体中的电子加热过程主要包括欧姆加热和随机加热/无碰撞加热两种。欧姆加热是因为主等离子体区内存在电场，由于存在电子-中性粒子碰撞，这个电场会对电子加热。随机加热是由于电子和一个振荡的高压鞘层碰撞产生。气压较低时相对显著。
4、等离子体和磁场的耦合建模
在ICP反应器中，高频（通常为13.56 MHz）驱动线圈会在z方向产生一个磁场，在θ方向产生一个高频电场。这一对正交的电磁场，在电子能量守恒方程中需添加电磁场对电子加热过程。对于非磁化、非极化等离子体，感应电流在频域中通过安培定律求解。
5、流动传热计算
气体流动采用纳维斯托克斯方程求解，传热过程采用能量方程求解。其物性参数来自于等离子体求解得到的各成分比例。
· 仿真结果
电子数密度
温度场分布
