تغییرات تابع توزیع ذرات در انبساط یک تیغه پلاسما به خلا

Abstract

در این مقاله تغییرات تابع توزیع ذرات در فرایند انبساط یک پلاسمای یک بعدی بدون برخورد به خلأ مورد مطالعه قرار گرفته است. نشان داده شده است که برای حالتهای خود-مشابه توزیع ماکسولی اولیه یونها به تدریج به یک توزیع تک مقدار(δ گونه) سوق پیدا می‌کند. لذا می‌توان دینامیک یونها را با معادلات سیالی توصیف کرد. از طرفی برای اثرات جدایی بارکه با فرض انبساط یک پلاسمای محدود اتفاق می‌افتد، فرایند انبساط پلاسما تغییراتی را به تابع توزیع الکترونها تحمیل کرده و در نتیجه توزیع آنها به حالتهای غیر ماکسولی سوق پیدا می کند. برای بررسی تابع توزیع الکترونها در هر لحظه از شبیه سازی ذره ای استفاده شده است. در این شبیه سازی، دینامیک الکترونها بر اساس معادله ولاسف و دینامیک یونها بر اساس معادلات سیالی تعیین می‌شود. در انتها نشان داده شده است که دنباله های پرانرژی تابع توزیع الکترونها درمحل بدنه پلاسما به خاطر فرار الکترونهای پر انرژی به خلأ، پایین آمده و توزیع ذرات در این قسمت به یک حالت سوپر ماکسولی تبدیل می‌شود. از طرفی در ناحیه جبهه یونی که محل حضور الکترونهای پر انرژی است توزیع سرعت الکترونها از حالت ماکسولی به حالت لورنتزی همراه با دنباله های پر انرژی تبدیل شده است.

Keywords

• انبساط پلاسما
• شبیه سازی
• جبهه موج
• خود-مشابه
• معادله ولاسف
• توزیع ماکسولی