Kiel 2004 – wissenschaftliches Programm
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P: Plasmaphysik
P 12: Plasma-Wand-Wechselwirkung II, Grundlegende Probleme Theorie I
P 12.3: Fachvortrag
Mittwoch, 10. März 2004, 11:30–11:50, H\"orsaal D
Ein erweiterte Stufenmodell: Approximative Darstellungen für das Randschichtpotential — •Ralf Peter Brinkmann — Lehrstuhl für Theoretische Elektrotechnik, Ruhr-Universität Bochum, Universitätsstr. 150, D-44780 Bochum, Germany
Der Übergang von der quasineutralen Zone zur Elektronenverarmungszone ist ein entscheidendes Merkmal der Plasmarandschicht. Dieser Übergang wird häufig durch eine sogenannte “harte Elektronenkante” modelliert - am Punkt des Übergangs x=s fällt die Elektronendichte von einem Wert gleich der Ionendichte (im Bulk, x > s) auf Null (in der Randschicht, x < s) ab. Dabei werden die Elektronen als kalt im Flüssigkeitsbild betrachtet, was zu großen Ungenauigkeiten bei der berechneten Randschichtspannung führt, wenn diese im Vergleich zur thermischen Spannung Te/e groß ist.
Dieser Beitrag beinhaltet eine Behandlung des Übergangsproblems in größerer Strenge und Genauigkeit im Rahmen einer asymptotischen Skalenentwicklung. Eine Reihe von Annahmen führt für den Fall schwacher Gradienten (dni/dx≪ ni/λD) zur Konvergenz der berechneten Lösung gegen die exakte Lösung. In erster Näherung ergibt sich dabei das bekannte Stufenmodel, während die zweite Näherung die Basis einer selbstkonstenten Randschichttheorie darstellt. Dies wird durch numerische Experimente untermauert, die mehr als zufrieden stellende Ergebnisse für das Randschichtpotential und die Ionendichteverteilung für den Fall eines stoßbestimmten Regimes liefern.