The particle-in-cell code SCEPTIC3D (Patacchini and Hutchinson 2010 Plasma Phys. Control. Fusion52 035005) is used to calculate the interaction of a transversely flowing magnetized plasma with a negatively charged spherical conductor, in the entire range of magnetization and Debye length. The results allow the first fully self-consistent analysis of probe operation where neither the ion Larmor radius nor the Debye length are approximated by zero or infinity. An important transition in plasma structure occurs when the Debye length exceeds the average ion Larmor radius, as the sphere starts to shield the convective electric field driving the flow. A remarkable result is that in those conditions, the ion current can significantly exceed the unmagnetized orbital motion limit. When both the Debye length and the Larmor radius are small compared with the probe dimensions, however, their ratio does not affect the collection pattern significantly, and Mach-probe calibration methods derived in the context of quasineutral strongly magnetized plasmas (Patacchini and Hutchinson 2009 Phys. Rev. E 80 036403) hold for Debye lengths and ion Larmor radii smaller than about 10% of the probe radius.
粒子インセルコードSCEPTIC3D（Patacchini and Hutchinson 2010 Plasma Phys. Control. Fusion52 035005）を用いて、磁化プラズマの横方向流れと負に帯電した球形導体との相互作用を、磁化長とデバイ長の全範囲にわたって計算した。この結果により、イオンラーマー半径もデバイ長もゼロまたは無限大に近似しない、プローブ動作の初めての完全自己無撞着解析が可能となった。デバイ長が平均イオンラーマー半径を超えると、プラズマ構造に重要な遷移が生じ、球体が流れを駆動する対流電場を遮蔽し始める。注目すべき結果として、これらの条件下ではイオン電流が非磁化軌道運動限界を有意に超え得ることが示された。しかしながら、デバイ長とラーマー半径の両方がプローブ寸法に比べて小さい場合には、それらの比は電流収集特性に有意な影響を及ぼさず、準中性強磁化プラズマの文脈で導出されたマッハプローブ校正法（Patacchini and Hutchinson 2009 Phys. Rev. E 80 036405）が、デバイ長とイオンラーマー半径がプローブ半径の約10%未満の場合に成立する。