شبيه‏سازي كاتد توخالي در رانشگر اثر هال به روش ذره در سلول (PIC)

در اين مقاله، با استفاده از شبيه‌سازي دو بعدي ذره در سلول (PIC)، مشخصات ذرات پلاسماي كاتد توخالي رانشگر اثر هال SPT-100، مورد بررسي قرار گرفته است. يكي از اجزاي اصلي و مهم رانشگر اثر هال، كاتد توخالي است كه دو وظيفه مهم برعهده دارد: بخشي از الكترون‌هايي كه از سمت كاتد مي‌آيند باعث يونيزاسيون ماده پيشران در آند مي‌شوند و بخشي ديگر نقش مهم خنثي كردن باريكه يوني خارج شده از رانشگر را برعهده دارند. از اين‌رو، مطالعه كاتد توخالي از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. سوخت مورد استفاده در اين سيستم، كريپتون است. تغييرات پتانسيل، چگالي الكترون‌ها، يون‌ها و دماي ذرات در سراسر ناحيه شبيه‌سازي بررسي شده است. نتايج نشان مي‌دهد، متناظر با الكترون‌ها، چگالي يون نيز از مقدار بيشينه در ناحيه يونش كاتد به شكل نمايي در طول محفظه كاهش پيدا مي‌كند. هم‌چنين، بررسي شعاع نرماليزه، بر حسب چگالي الكترون‌ها نيز بيانگر آن است كه ناحيه موثر كاتد يا شعاعي كه دماي الكترون‌ها به ميزان بيشينه خود مي‌رسد، در حدود 1.5 ميلي‌متري خط مركز كاتد توخالي قرار دارد