Important progress has recently been made on the Orbital Motion Theory for cylindrical emissive probes immersed at rest in collisionless and Maxwellian plasmas. However, due to the computational cost of its numerical algorithm, only solutions for specific values of the physical parameters were found, thus preventing its direct application to the interpretation of experimental current–voltage characteristics ( curves). In this work, and thanks to an analytical analysis of a Jacobian matrix appearing in the algorithm, the computational cost was reduced by a factor in the order of , where is the number of grid points. This achievement, together with the implementation of parallel programming, allowed to construct a database with more than 18 000 curves for a broad range of physical parameters, including the emission level, the probe radius-to-Debye length, and the ion-to-electron temperature ratios. The boundaries in parameter space of the operational regimes of emissive probes, covering both orbital motion limited (OML) and space charge limited (SCL) transitions were computed. A novel OML/non-OML transition for emissive probes operating at low bias was found. The numerical results were used to propose useful analytical laws for the SCL boundary happening at negative bias, the reduction of the emitted electron current due to SCL effects, and the floating potential of emissive probes. The applications of the results to the modeling of low work function tethers and three experimental methods for measuring the plasma potential, i.e. the separation point, the inflection point, and the floating potential techniques, were discussed. The formation of an inverse sheath for strong emission was investigated.
最近、静止した円筒形エミッシブプローブが、衝突のないマクスウェルプラズマ中に浸されている場合の軌道運動理論に関して、重要な進展があった。しかしながら、その数値アルゴリズムの計算コストのため、物理パラメータの特定の値に対する解のみが見出されており、実験的な電流-電圧特性曲線の解釈への直接的な適用は妨げられていた。本研究では、アルゴリズム内に現れるヤコビ行列の解析的考察により、計算コストを、グリッド点数を とするとき、そのオーダーで削減した。この成果と並列プログラミングの実装により、広範囲の物理パラメータに対して、18,000 を超える 曲線からなるデータベースの構築が可能となった。対象としたパラメータ範囲には、放出レベル、プローブ半径とデバイ長の比、イオン温度と電子温度の比が含まれる。エミッシブプローブの動作領域のパラメータ空間における境界が計算され、軌道運動制限（OML）領域と空間電荷制限（SCL）領域の両方が考慮された。低バイアスで動作するエミッシブプローブについて、新規のOML/非OML遷移が発見された。数値結果に基づき、負バイアスにおけるSCL境界、放出電子電流のSCL効果による低減、および浮遊電位に関する実用的な解析式が提案された。得られた結果は、低仕事関数テザーのモデリングと、プラズマ電位を測定するための3つの実験手法（分離点法、変曲点法、浮遊電位法）への応用について考察された。さらに、強い放出条件下での逆シースの形成が調査された。