〜 電子スオーム(スウォーム)パラメータを計算するソフトウェアSWARMの紹介 〜
SWARM SWARM　Version 1.0
SWARMの概要
SWARM は，モンテカルロ(Monte Carlo)法を用いて，電子衝突断面積からDC電界中における電子スオーム(スウォーム)パラメータを計算するためのソフトウェアです．
CFD-ACE+やCOMSOL Multiphysics等の商用マルチフィジックス解析ソフトウェアを用いてプラズマのシミュレーションを行う際に，入力データとして必要となる電子スオームパラメータを計算することができます(K. Denpoh, 2009)．モンテカルロ法に基づいているため計算時間はかかりますが，ボルツマン(Boltzmann)方程式を球面調和関数展開の二項近似している他のBoltzmann codeよりも精度の高い計算が可能です．

SWARMでは，10種類までの気体を成分とした混合気体を取り扱うことが可能です．それらの気体分子と電子の衝突として，弾性衝突のみならず，(振動/電子)励起，中性解離，(解離性)電離，(解離性)電子付着等の非弾性衝突を考慮し，任意の換算電界に対する電子の

  • ドリフト速度
  • 移動度
  • (縦・横)拡散係数
  • 平均エネルギー
  • 実効電子温度
  • 衝突周波数
  • 反応速度定数
  • 電子エネルギー分布関数 (Electron Energy Distribution Function; EEDF)
    • を計算することができます．

    SWARMを使用したプラズマシミュレーションの事例(GEC Reference Cell中におけるArプラズマの解析を含む2件)は，以下の文献で紹介しています．

  • K. Denpoh, "Locally Enhanced Discharges at Gas Hole Outlets of Showerhead in a Plasma Etch Reactor", Proc. PAM Users' Conf. in Asia, Tokyo, 2007, pp. 425-433.

    • 下はVersion 1.09のスナップショットです．最新のVersion 1.13も同様です．

    SWARM Screen Shot

    解析例 - Model gas, based on Helium
    Ref: M. Surendra, Plasma Sources Sci. Technol., 4 (1995), pp. 56-73.
    Electron impact cross sections for model gas, based on Helium
    Fig.1 Electron impact cross sections for model gas, based on Helium.

    Drift velocity
    Fig.2 Drift velocity as a function of reduced electric field.

    Mean electron energy
    Fig.3 Mean electron energy as a function of reduced electric field.

    Ionization rate constant
    Fig.4 Ionization rate constant as a function of reduced electric field.

    Electron energy distribution functions (EEDFs)
    Fig.5 Electron energy distribution functions (EEDFs) for various reduced electric fields.

    動作環境
    SWARM はMicrosoft Windows 95/98/2000/XP/7/10/11上で動作します．Windows Me/NT/Vista/8上での動作確認は行っておりません．

    ▼更新情報

    • Windows 10上での動作を確認しました．(29/Mar/2018)
      • 【参考】とあるＳＥの備忘録
    • Windows 11上でも動作しました．(28/Sep/2023)
    Last Update: 28/Sep/2023
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