Evolution of the modulated electron beam in supercritical plasma: simulation of initial-boundary problem

Abstract

Evolution of the modulated electron beam moving through the supercritical plasma was studied in this work via computer simulation using PIC method. Results obtained correspond qualitatively to the experimental data. It was shown that concurrence between the resonant mode growing from the noise level and the non-resonant signal mode leads to the suppression of the non-resonant mode In contrast to previous calculations it is shown that the resonance instability occurs in the broad frequency band. Dependence of the peak amplitude of the signal on its’ initial value was obtained. Frequency band expansion (for the resonant instability) can be explained by processes of l-s decay of initial Langmuir wave.

Эволюция модулированного электронного пучка, который движется в надкритической плазме, исследована путем численного моделирования с использованием метода частиц в ячейке. Полученные результаты находятся в качественном соответствии с экспериментальными данными. Показано, что конкуренция между резонансной модой, которая возрастает от флуктуационного уровня, и нерезонансной сигнальной модой ведет к подавлению нерезонансной моды. В отличие от предыдущих расчетов, показано, что резонансная неустойчивость имеет место в широком диапазоне частот. Получена зависимость пиковой амплитуды сигнала от его начального значения. Расширение диапазона частот (для резонансной неустойчивости) может быть объяснима процессом распада первоначальной ленгмюровской волны

Еволюція модульованого електронного пучка, що рухається у надкритичній плазмі досліджена шляхом чисельного моделювання з використанням методу частинок у вічку (PIC). Отримані результати знаходяться у якісній відповідності до експериментальних даних. Показано, що конкуренція між резонансною модою, яка зростає від флуктуаційного рівня, та нерезонансною сигнальною модою веде до пригнічення нерезонансної моди. На відміну від попередніх розрахунків, показано, що резонансна нестійкість має місце у широкій зоні частот. Отримана залежність пікової амплітуди сигналу від його початкового значення. Розширення діапазону частот (для резонансної нестійкості) може бути пояснено процесом розпаду первісної ленгмюрівської хвилі.