Pierce 다이오드에서 플라즈마의 비선형 동력학적 거동

Abstract

1차원 유체 모델을 사용하는 수치 코드를 개발하여 Pierce 다이오드에서 플라즈마에 대한 비선형 동력학적 거동을 연구하였다. Pierce 다이오드에서 플라즈마는 전극에서 방출되는 전자 전류와 전극 사이의 거리로 결정되는 Pierce 매개 변수가 변화함에 따라 안정하기도 하고 불안정해지기도 한다. 중성 및 비중성 Pierce 시스템의 동력학적 특성에 대해 해석적 및 수치적으로 연구하였다. Pierce 매개 변수의 값에 따라 플라즈마는 증폭 모드 또는 진동 모드를 가질 수 있으며, 진동 모드에서는 매개 변수가 감소함에 따라 계속적인 주기 배가 쌍갈림(period doubling bifurcation)을 일으키며 카오스 상태에 도달하게 된다. 이러한 거동에 대한 분석은 보다 복잡한 구조에서의 빔-플라즈마 상호작용에 대한 기본적인 이해를 위한 모델 및 카오스 제어를 위한 자료로서 사용될 수 있다. Nonlinear dynamical behaviors of plasma in the Pierce diode are investigated by a numerical code developed using a one dimensional fluid model. The plasma in Pierce diode is alternately stable and unstable as Pierce parameter is changed. The dynamical characteristics of neutral and non-neutral Pierce system is examined analytically and numerically. It alternately has growing and oscillatory mode as Pierce parameter varies. As Pierce parameter is decreased, each oscillatory mode undergoes a sequence of subharmonic period-doubling bifurcation and then culminate in a chaotic strange attractor. The analysis for this nonlinear behavior can be used as a model for understanding of beam-plasma interaction in more complex geometries and a data for chaos control.