Molecular Flow Module
Simulare flussi di gas a bassa pressione nei sistemi sotto vuoto con il Molecular Flow Module
In un impiantatore ionico, la densità media delle molecole di degassamento lungo il percorso del fascio viene utilizzata come cifra di merito per valutare il progetto. Deve essere calcolata come funzione dell'angolo del wafer, che presenta una rotazione attorno a un asse.
Comprensione e previsione dei flussi molecolari liberi
Ingegneri e scienziati del vuoto utilizzano il Molecular Flow Module per progettare sistemi a vuoto e per comprendere e prevedere i flussi di gas a bassa pressione. L'uso di strumenti di simulazione nel ciclo di progettazione è diventato sempre più diffuso in quanto questi strumenti migliorano la comprensione, riducono i costi di prototipazione e accelerano lo sviluppo. I sistemi a vuoto sono solitamente costosi da prototipare. Pertanto, un maggiore uso della simulazione nel processo di progettazione può portare a notevoli risparmi sui costi. I flussi di gas che si verificano all'interno dei sistemi a vuoto sono descritti da una fisica diversa rispetto ai problemi di flusso dei fluidi convenzionali. A basse pressioni, il percorso libero medio delle molecole del gas diventa paragonabile alle dimensioni del sistema e la rarefazione del gas diventa importante. I regimi di flusso sono classificati quantitativamente attraverso il numero di Knudsen (Kn), che rappresenta il rapporto tra il percorso libero medio molecolare e la dimensione della geometria del flusso dei gas:
| Tipo di flusso | Numero di Knudsen |
|---|---|
| Flusso continuo | Kn < 0.01 |
| Flusso di scorrimento | 0.01 < Kn < 0.1 |
| Flusso di transizione | 0.1 < Kn < 10 |
| Flusso molecolare libero | Kn > 10 |
Mentre il Microfluidics Module è utilizzato per la modellazione dello scorrimento e dei flussi continui, il Molecular Flow Module è progettato per simulare accuratamente i flussi nel regime di flusso molecolare libero. Storicamente, i flussi in questo regime sono stati modellati con il metodo di simulazione diretta Monte Carlo (DSMC). Questo metodo calcola le traiettorie di un gran numero di particelle randomizzate attraverso il sistema, ma introduce rumore statistico nel processo di modellazione. Per i flussi a bassa velocità, come quelli che si incontrano nei sistemi a vuoto, il rumore introdotto da DSMC rende le simulazioni impossibili.
Altre immagini:
Probabilità di trasmissione tramite un accoppiatore RF, calcolata utilizzando il metodo del coefficiente angolare, disponibile nell'interfaccia Free Molecular Flow, e un metodo Monte Carlo, disponibile nell'interfaccia Tracciamento matematico di particelle (richiede il Particle Tracing Module).
Modellazione accurata dei flussi di gas a bassa pressione e bassa velocità
Il Molecular Flow Module è stato progettato per offrire capacità di simulazione precedentemente non disponibili per la modellazione accurata di flussi di gas a bassa pressione in geometrie complesse. È ideale per la simulazione di sistemi a vuoto, compresi quelli utilizzati nella lavorazione di semiconduttori, acceleratori di particelle e spettrometri di massa. Possono essere affrontate anche applicazioni in piccoli canali (ad esempio, esplorazione di gas di scisto e flusso in materiali nanoporosi). Il Molecular Flow Module utilizza il metodo del coefficiente angolare per simulare flussi molecolari liberi allo stato stazionario, consentendo di calcolare il flusso molecolare, la pressione, la densità numerica e il flusso di calore sulle superfici. La densità numerica può essere ricostruita su domini, superfici, bordi e punti del flusso molecolare sulle superfici circostanti. È possibile modellare i flussi molecolari isotermi e non isotermi e calcolare il contributo del flusso di calore dalle molecole di gas.
Caratteristiche del Prodotto
- Flussi molecolari liberi
- Flussi isotermi e non isotermi usando il metodo del coefficiente angolare
- Possibilità di discretizzare l'intero dominio di flusso o solo le superfici
- Ricostruzione delle densità di numero per unità di volume di flussi molecolari liberi
- Flussi diffusi, evaporazione, flusso molecolare e condizioni per bacino
- Condizioni al contorno per vuoto totale e pompe per vuoto
- Condizioni al contorno per la temperatura in flussi non isotermi
- Condizioni al contorno di parete per outgassing, adsorption/desorption, e deposizione
- Flussi di transizione
- Flussi isotermi usando l'equazione di Boltzmann BGK impiegando una forma modificata del metodo Discrete Velocity/Lattice Boltzmann
- Condizione di parete solida applicabile attraverso tutto il range di numeri di Knudsen
- Opportune condizioni al contorno per i regimi di Navier Stokes di flusso molecolare per consentire al fluido di entrare o uscire dal dominio di calcolo
Campi di Utilizzo
- Sistemi per vuoto
- Apparecchiature per il trattamento dei semiconduttori
- Apparecchiature per il trattamento dei materiali
- Spettrometri di massa
- Acceleratori di particelle
- Esplorazione di gas da argilla
- Flussi in nanopori
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