Published August 1976 | Version v1
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Kinetic description of the neutral sheath

Description

The interaction between plasma and wall is a topic of continuous interest. The cold neutral particles coming from the wall have a great influence on the energy balance of the plasma. Also the fast neutral atoms created by charge exchange on the plasma represent the ion energy distribution. In contrast to our earlier work the kinetic description of the neutral sheath has now been extended to inhomogeneous plasma parameters and cylindrical coordinates. The calculation of the neutral sheath start from the Boltzmann equation and an integral equation for the neutral density is derived. These calculations are done in plane and cylindrical coordinates and the integral equation is solved numerically. In addition to the neutral density the distribution-function is calculated. The relationship between these functions which are measured in plasma experiments and plasma density and temperature is examined. The approximate solution shows that the usual procedure for obtaining the ion temperature (from a plot of the logarithm of the distribution function, versus energy) is valid only if the neutral density is constant. In larger experiments where the neutral sheath is small the ion temperature should be obtained from a plot of the flux function of outgoing neutrals versus energy. (orig.)

Availability note (English)

MF available from INIS under the Report Number.

Abstract (German)

Die Wechselwirkung zwischen Plasma und Wand ist ein Thema fordauernden Interesses. Die von der Wand kommenden kalten neutralen Teilchen haben einen grossen Einfluss auf das Energiegleichgewicht des Plasmas. Die durch Ladungsaustausch mit dem Plasma erzeugten schnellen neutralen Atome repraesentieren die Energieverteilung der Ionen. Im Gegensatz zu einer frueheren Arbeit wird nun die kinetische Beschreibung der Neutralteilchenrandschicht auf Parameter des inhomogenen Plasmas und Zylinderkoordinaten ausgedehnt. Ausgehend von der Boltzmann-Gleichung wird zur Berechnung der Neutralteilchenrandschicht eine Integralgleichung zur Bestimmung der Neutralteilchendichte abgeleitet. Diese Rechnungen werden in kartesischen- und in Zylinderkoordinaten durchgefuehrt und die Integralgleichung numerisch geloest. Neben der Dichte der Neutralteilchen wird deren Verteilungsfunktion berechnet. Der Zusammenhang zwischen diesen in Plasmaexperimenten gemessenen Funktionen und der Dichte und Temperatur des Plasmas wird untersucht. Die Naeherungsloesung zeigt, dass die herkoemmliche Methode zur Bestimmung der Ionentemperatur (aus einem logarithmischen Plott der Verteilungsfunktion ueber der Energie) nur fuer den Fall konstanter Neutralteilchendichte gueltig ist. Bei groesseren Experimenten mit kleiner Neutralteilchenrandschicht sollte die Ionentemperatur aus einem Plott des Flusses der herauskommenden Neutralteilchen ueber der Energie entnommen werden. (orig.)

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Original title (German)
Kinetische Beschreibung der Neutralteilchenrandschicht

Publishing Information

Imprint Pagination
39 p.
Report number
IPP--2/232

Optional Information

Notes
14 figs.; 17 refs.