АЛЕКСАНДР А. СЫСОЕВ

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА КРУПНЫХ ЧАСТИЦ

ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ РАЗЛЕТАЮЩЕГОСЯ

НЕСКОМПЕНСИРОВАННОГО ПЛАЗМЕННОГО СГУСТКА

При разработке метода лазерной времяпролетной масс-спектрометрии одной из решаемых задач является получение сведений о характере разлёта плазменного сгустка. В конечном счёте это необходимо, чтобы знать массовое и энергетическое распределение ионов.

Ранее решалась задача по определению динамики расширения плазменного сгустка в декартовой системе координат. Недостатком этой модели является достаточно большое число участвующих в расчётах частиц, что требует значительных объёмом памяти. При использовании метода крупных частиц в цилиндрической системе координат возможно значительное упрощение расчётов. Предполагалось, что сгусток имеет начальную форму в виде тонкого круглого диска. Считалось, что плазма является нескомпенсированной, а режим её разлёта является бесстолкновительным. В этом случае сгусток плазмы может быть идентифицирован, как аналогичный сгусток ионов с большим объёмным зарядом

На первом этапе определялось распределение потенциального поля, генерируемого объёмным зарядом. Для упрощения использовался метод крупных частиц. В качестве крупных частиц использовались кольца разного диаметра. Получены аналитические выражения для вычисления потенциала в любой точке внутри диска с равномерным распределением плотности объёмного заряда.

На втором этапе по полученному ранее распределению потенциала находились компоненты электрического поля и решались уравнения движения ионов. Поскольку по мере расширения плазменного сгустка плотность объёмного заряда уменьшается, а его распределение изменяется, задача решалась пошагово. На каждом последующем шаге по вычисленному положению крупных частиц определялось новое распределение потенциала, а по нему вычислялись компоненты электрического поля и решались уравнения движения Вычисления завершались, когда плазменный сгусток достигал входной диафрагмы источника ионов (~ 2 мм). По результатам решения уравнений движения крупных ионов определялось пространственное, угловое и энергетическое распределение ионов в плазменном сгустке в любой момент времени.