Семейство продуктов COMSOL®

Модуль Молекулярные течения (Molecular Flow)

Программное обеспечение для моделирования течения газа низкого давления в вакуумных системах

Модуль Молекулярные течения (Molecular Flow)

В установке ионной имплантации средняя плотность молекул выпускаемого газа вдоль пучка используется как численная мера оценки качества конструкции. Ее рассчитывают в зависимости от угла ориентации полупроводниковой пластины при вращении вокруг одной из осей.

Понимание и прогнозирование свободных молекулярных течений

Инженеры вакуумной техники и ученые используют модуль Молекулярные течения для разработки вакуумных систем и для понимания и прогнозирования газовых потоков низкого давления. Инструменты моделирования все чаще применяются в цикле проектирования, поскольку с их помощью можно получить более подробное представление о том или ином явлении, снизить расходы на создание прототипов и ускорить процесс разработки. Таким образом, более широкое использование моделирования в проектировании может обеспечить значительную экономию. Для описания потоков газа внутри вакуумных систем требуются не те физические основы, которые применяются для решения традиционных задач о потоке жидкости. При низком давлении средняя длина свободного пробега молекул газа сопоставима с размером системы, а разрежение газа становится значимым. Режимы потока подразделяются на категории по количественным параметрам с помощью числа Кнудсена (Kn), которое обозначает отношение средней длины свободного пробега молекулы к геометрическому размеру потока газа:

Тип потока Число Кнудсена
Непрерывный поток Kn < 0.01
Течение со скольжением фаз 0.01 < Kn < 0.1
Переходное течение 0.1 < Kn < 10
Свободномолекулярное течение Kn > 10

В то время как модуль Микрогидродинамика используется для моделирования потока со скольжением и непрерывного потока, модуль Молекулярные течения предназначен для точного моделирования потоков в свободномолекулярном режиме течения. Ранее потоки в этом режиме моделировались путем прямого метода Монте-Карло. С его помощью можно вычислить траектории большого количества случайных частиц в системе, однако это вносит в процесс моделирования статистический шум. Для низкоскоростных потоков, например для потоков в вакуумных системах, шумы лишают получаемые модели практической ценности.


Дополнительные изображения с примерами:

Вероятность прохождения через ВЧ-ответвитель с одновременным применением метода угловых коэффициентов, имеющегося в интерфейсе Free Molecular Flow, и метода Монте-Карло в интерфейсе «Математическая трассировка частиц»  (требуется модуль Particle Tracing (Трассировка частиц)). Вероятность прохождения через ВЧ-ответвитель с одновременным применением метода угловых коэффициентов, имеющегося в интерфейсе Free Molecular Flow, и метода Монте-Карло в интерфейсе «Математическая трассировка частиц» (требуется модуль Particle Tracing (Трассировка частиц)).

Точное моделирование низкоскоростных газовых потоков при низком давлении

Модуль Молекулярные течения предоставляет недоступные ранее возможности точного моделирования низкоскоростных потоков газа при низком давлении в геометрически сложных системах. Он идеально подходит для моделирования вакуумных систем, включая системы, используемые при производстве полупроводников, в ускорителях частиц и масс-спектрометрах. Кроме того, его можно использовать для приложений с каналами малых размеров (например, при разведке залежей сланцевого газа или при исследовании течения в нанопористых материалах). В модуле Молекулярные течения используется метод угловых коэффициентов для моделирования стационарных свободномолекулярных течений, что позволяет вычислить на поверхностях такие параметры, как молекулярное течение, давление, численную плотность и тепловой поток. Численную плотность можно перестроить в областях, на поверхностях, ребрах и в точках, основываясь на молекулярном течении на окружающих поверхностях. Можно моделировать изотермические и неизотермические молекулярные течения, учитывая вклад в тепловой поток от молекул газа.

Модуль Молекулярные течения (Molecular Flow)

Ключевые особенности

  • Изотермический и неизотермический потоки с использованием метода угловых коэффициентов
  • Восстановление численных плотностей в областях, границах, ребрах и точках
  • Произвольное число образцов
  • Условия распыления, испарения потока и пластовые условия
Абсолютный вакуум и условия вакуумного насоса для границ выходного потока * Дегазация, термодесорбция, адсорбция и условия осаждения для стен * Дополнительные граничные условия температуры для неизотермического потока * Сетка для всей геометрии или только для поверхностей

Область применения

  • Вакуумные системы
  • Оборудование для обработки полупроводников
  • Оборудование для обработки материалов
  • Химическое осаждение из газовой фазы (ХОГФ) в сверхвысоком вакууме
  • Ионная имплантация
  • Ячейки обмена зарядом
  • Термическое испарение

Innovative Thermal Insulation Techniques Bring Vaccines to the Developing World

Molecular Flow Through an RF Coupler

Ion Implanter Evaluator

Outgassing Pipes

Rotating Plate in a Unidirectional Molecular Flow

Molecular Flow Through a Microcapillary

Differential Pumping

Adsorption and Desorption of Water in a Load Lock Vacuum System

Charge Exchange Cell Simulator

Следующий шаг:
Договоритесь о демонстрации
программного пакета

Каждая компания имеет уникальные требования к моделированию. Чтобы точно определить, подойдет ли программный пакет COMSOL Multiphysics® для решения ваших задач, свяжитесь с нами. Обсудив это с одним из наших торговых представителей или менеджером по продажам, вы получите личные рекомендации и подробные примеры, которые помогут вам сделать верный выбор и подобрать подходящую конфигурацию продуктов и тип лицензии.

Просто нажмите кнопку "Связаться с представителем COMSOL", укажите свою контактную информацию, замечания или вопросы и отправьте нам. В течение одного рабочего дня с вами свяжется наш торговый представитель или менеджер.