Sheath and presheath in a collisionless plasma containing negative ions with an open magnetic field.

COLLISIONLESS plasmas; PLASMA gases; COLLISIONAL plasma; MAGNETIC fields; FIELD theory (Physics)

The effects of an axisymmetric magnetic mirror field with diverging field lines on the plasma presheath and sheath are numerically investigated by solving the plasma-sheath equation for a collisionless plasma in the presence of negative ions. The positive and negative ions with a finite temperature are generated throughout the volume where the sources vary according to the ionization rate. Electrons are assumed to obey the Boltzmann relation. The sheath formation and Debye shielding, which depends considerably on the magnetic strength profile, decrease remarkably on applying an expanding magnetic field. The dependence of the particle densities and the electrostatic potential on the magnetic field profiles are explicitly investigated in this study. Negative ions with sufficient energy penetrate into the sheath following the field lines and eventually reflect back at a point where the mirror force and the electrostatic force balance each other. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Les effets d'un champ miroir axisymétrique avec des lignes de champ divergentes sur la pré-couche et la couche limite sont analysés numériquement en solutionnant l'équation couche-plasma pour un plasma sans collision en présence d'ions négatifs. Les ions positifs et négatifs à température finie sont générés dans l'ensemble du volume où les sources varient selon le taux d'ionisation. Nous posons que les électrons obéissent à la relation de Boltzmann. La formation de couches et l'écrantage de Debye qui dépend fortement du profil de la force magnétique, diminuent remarquablement sous l'application d'un champ magnétique en expansion. Nous étudions explicitement ici la dépendance des densités de particules sur les profils de champ magnétique. Les ions négatifs avec assez d'énergie pénètrent la couche en suivant les lignes de champ et sont éventuellement réfléchies à un point où la force du miroir et la force électrostatique se balancent. [Traduit par la Rédaction] [ABSTRACT FROM AUTHOR]

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