Кинетическое моделирование плазменной струи катодного пятна

Аннотация

Проведено двумерное кинетическое моделирование разлета токонесущей плазмы катодного пятна вакуумной дуги. Моделирование проводилось методами частицы-в-ячейках и Монте-Карло. Рассмотрены процессы ионизации и рекомбинации и кулоновского рассеяния. Демонстрируются два принципиально различных решения для расширяющейся плазмы во внешнем электрическом поле. Первое решение – «спокойный» разлет плазмы при относительно малом токе, в которых возникают только ионно-звуковые токовые неустойчивости, не приводящие к катастрофическим последствиям. В этом режиме плазма расширяется со скоростью ~106 см/с, a электронная температура плазмы достигает 3 эВ. Во втором плотность тока достаточна для возбуждения неустойчивости Бунемана, после чего плазменный факел распадается, и ионы с относительно высокими энергиями разлетаются к аноду и катоду.