공진 안테나 코일을 사용한 유도 결합 플라즈마에서 고효율 플라즈마 생성 연구

Abstract

본 논문에서는 자기 공명을 기반으로 한 공진 안테나를 사용하여 유도 결합 플라즈마에서 고효율 플라즈마 발생이 연구된다. 공진 안테나는 전력안테나와 직접적으로 연결되지 않고 각각 원통형 챔버에 설치된다. 전력 안테나에는 13.56 MHz 전력이 인가되고 공진 안테나에는 공진 주파수를 변경할 수 있도록 가변 캐패시터와 연결된다. 공진 안테나의 가변 캐패시터가 변경되어 공진 조건이 되었을 때 (공진 시), 비공진보다 약 3배에서 18배 더 큰 전체 등가 저항을 갖는 것으로 계산되었다. 고정된 인가 전력에서 저항이 증가함에 따라, 1차 측 임피던스 매칭 회로를 포함하는 전력 안테나에 흐르는 전류는 감소된다. 이는 플라즈마에 흡수되는 전력이 증가할 수 있음을 나타낸다. 실험 결과에서 공진에서 플라즈마 밀도는 비공진에서와 비교하여 약 2배에서 8배 증가하였고, 전력 전달 효율이 약 30%에서 70%까지 개선됨을 보였다. 실험 결과를 해석하기 위해 공진 안테나를 포함하는 3권선 변압기 모델이 제시되었고, 실험 결과는 모델과 잘 일치함을 보였다.