A hybrid Envelope-PIC Code for Fast kinetic simulations of MIR

Abstract

Microwave reflectometry는 plasma의 상태를 측정하기 위해 가장 많이 쓰이는 테크닉 중 하나이다. 이 테크닉으로 cut-off layer에서 반사된 wave와 입사파의 phase를 비교하여 cut-off의 위치를 얻은 후, dispersion relation을 이용해서 그 위치의 density를 알아낼 수 있다. 과학자들은 wave signal과 perturbation의 관계를 더 명확하게 분석하기 위해 simulation을 도입해왔다.우리는 Particle-In-Cell(PIC) code를 적용했다. PIC은 Maxwell’s equation을 완벽하게 계산한다. 다만, simulation이 오래 걸리는 문제가 있으므로 hybrid PIC code가 개발되었다.Hybrid code는 low density region에서는 approximated wave and fluid equation을 계산하고, high density region에서는 pure PIC을 사용해서 비교적 정확하면서도, PIC보다 빠르게 simulation을 수행할 수 있다.full-wave와 pure PIC과 hybrid code의 reflected wave signal 결과들이 다양한 plasma density 상태에 대해서 비교되었다.