Descarga sostenida por ondas superficiales

Una descarga sostenida por ondas superficiales es un plasma que se excita mediante la propagación de ondas electromagnéticas superficiales . ^{[ 1 ] [ 2 ]} Las fuentes de plasma de ondas superficiales se pueden dividir en dos grupos dependiendo de si el plasma genera parte de su propia guía de ondas por ionización o no. El primero se llama plasma autoguiado . El modo de onda superficial permite la generación de plasmas uniformes excitados de alta frecuencia en volúmenes cuyas dimensiones laterales se extienden sobre varias longitudes de onda de la onda electromagnética, por ejemplo, para microondas de 2,45  GHz en el vacío la longitud de onda asciende a 12,2  cm.

Durante mucho tiempo, las fuentes de plasma de microondas sin campo magnético no se consideraron adecuadas para la generación de plasmas de alta densidad. Las ondas electromagnéticas no pueden propagarse en plasmas sobredensos . La onda se refleja en la superficie del plasma debido al efecto pelicular y se convierte en una onda evanescente . Su profundidad de penetración corresponde a la profundidad de penetración.${\displaystyle \delta }$, que puede aproximarse por

${\displaystyle \delta \simeq c\,{\big /}{\sqrt {\omega _{p_{e}}^{2}-\omega ^{2}}}.}$

La profundidad de penetración no nula de una onda evanescente abre una vía alternativa para calentar un plasma: en lugar de atravesarlo , la conductividad del plasma permite que la onda se propague a lo largo de su superficie. La energía de la onda se transfiere al plasma mediante una onda evanescente que penetra en él perpendicularmente a su superficie y decae exponencialmente con la profundidad de penetración . Este mecanismo de transferencia permite generar plasmas sobredensos con densidades electrónicas superiores a la densidad crítica.

Los plasmas sostenidos por ondas superficiales (SWP) pueden operarse en una amplia variedad de geometrías de recipientes. El rango de presión accesible para los plasmas excitados por ondas superficiales depende del gas de proceso y del diámetro del recipiente. Cuanto mayor sea el diámetro de la cámara, menor será la presión mínima necesaria para el modo SWP. De forma análoga, la presión máxima a la que puede operar un SWP estable disminuye al aumentar el diámetro.

La modelización numérica de los plasmas de ondas superficiales es bastante compleja. El plasma se crea mediante la onda electromagnética , pero también refleja y guía dicha onda. Por lo tanto, es necesaria una descripción verdaderamente coherente .