A steady-state, 1D semi-analytical model for prompt redeposition based on the separation between redeposition caused by the electric field in the sheath and redeposition related to gyromotion is here described. The model allows for the estimation of not only the fraction of promptly redeposited flux but also the energy and angular distribution of the non-promptly redeposited population, along with their average charge state. Thus, the temperature and mean parallel-to-B velocity of the non-promptly redeposited flux are also available. The semi-analytical model was validated against equivalent Monte Carlo simulations across a broad range of input parameters. In this paper the eroded material under exam was tungsten (W) for which the code demonstrated consistent agreement with respect to numerical results, within its defined validity limits. The model can theoretically provide a solution for any material, temperature and electron density profile in the sheath, monotonic potential drop profile, and sputtered particles energy and angular distribution at the wall. As such, this code emerges as a potential tool for addressing the boundary redeposition phenomenon in fluid impurity transport simulations.
本稿では、シース内の電場による再堆積とジャイロ運動に関連する再堆積の分離に基づく、定常状態の1次元半解析的プロンプト再堆積モデルについて説明する。このモデルにより、プロンプト再堆積フラックスの割合だけでなく、非プロンプト再堆積粒子群のエネルギー分布と角度分布、およびそれらの平均電荷状態を推定することができる。したがって、非プロンプト再堆積フラックスの温度とBに平行な平均速度も得られる。この半解析的モデルは、広範な入力パラメータ範囲にわたって、等価なモンテカルロシミュレーションとの比較により検証された。本論文では、検討対象の侵食材料はタングステン(W)であり、このコードは定義された有効範囲内で数値結果と一貫した一致を示した。このモデルは理論上、任意の材料、シース内の温度および電子密度プロファイル、単調な電位降下プロファイル、および壁でのスパッタ粒子のエネルギー・角度分布に対して解を提供できる。このように、本コードは流体不純物輸送シミュレーションにおける境界再堆積現象に対処するための潜在的なツールとして浮上する。