PIC modelling of plasma potential measurements by using Ball-pen probe

0088456 - ÚFP 2008 PL eng A - Abstrakt
Adámek, Jiří - Pánek, Radomír - Komm, Michael - Stöckel, Jan
PIC modelling of plasma potential measurements by using Ball-pen probe.
[PIC modelování měření potenciálu plazmatu pomocí Ball-pen sondy.]
Book of Abstracts. Varšava, 2007. BoA07-BoA07.
[Workshop on the EFSRP, satellite meetings of 34th EPS Conference on Plasma Physics/10th./. 8.7.2007-9.7.2007, Varšava]
Grant CEP: GA AV ČR KJB100430601
Výzkumný záměr: CEZ:AV0Z20430508
Klíčová slova: PIC modelling * plasma potential * Langmuir probe * Ball-pen probe
Kód oboru RIV: BL - Fyzika plazmatu a výboje v plynech
http://www.ipp.cas.cz/Tokamak/conf/efsrp07/BoA07.pdf

The plasma potential  is typically estimated from the simple formula of Langmuir probe theory: Vfl =   Te ln(R), where Vfl and Te are the floating potential of standard Langmuir probe and the electron temperature in eV, respectively. The quantity R represents the ratio of the electron and ion saturation currents: R =Isate/Isati. The theoretical value of ln(R) in hydrogen plasma is about 3. The basic idea of the direct plasma potential measurements is to adjust R equal to one. If this can be achieved the floating potential of the probe is equal to the plasma potential. This contribution presents the Particle-in-Cell (PIC) modeling of the Ball-pen probe using the 2D XOOPIC code developed in Berkeley University. The Ball-pen has been designed for the direct measurements of the plasma potential. The probe head consists of a movable conducting collector, which is partially shielded by the isolator.

Potenciál plazmatu  je typicky odvozen z jednoduché Langmuirovy teorie: Vfl =   Te ln(R), kde Vfl a Te jsou plovoucí potenciál Langmuirovy sondy a elektronová teplota v eV. Hodnota ln(R) je pro vodíkové rovna přibližně 3. Základní myšlenkou přímého měření potenciálu plazmatu je nastavit hodnotu R rovnu jedné. Pak se plovoucí potenciál sondy bude rovnat potenciálu plazmatu. V příspěvku jsou prezentovány výsledky Particle-in-Cell PIC modelování Ball-pen sondy za použití 2D XOOPIC kódu vyvinutého v Univerzitě v Berkeley. Ball-pen sonda byla vyvinuta pro přímé měření potenciálu plazmatu, tak že umožňuje modifikovat poměr R a nastavit jeho hodnotu blízkou jedné. Výsledky PIC simulací ukazují dobrou shodu s Langmuirovou teorií sond a potvrzují, že hodnota R může byt nastavena rovno jedné. Nicméně potenciál plazmatu  je v blízkosti sondy jemně odlišný než předpovězená hodnota.
Trvalý link: http://hdl.handle.net/11104/0149986