The interaction between a plasma and a solid surface is studied in a (1D-1V) kinetic approach using immersed boundary conditions and penalization to model the wall. Two solutions for the penalized wall region are investigated that either allow currents to flow within the material boundary or not. Essential kinetic aspects of sheath physics are recovered in both cases and their parametric dependencies investigated. Importantly, we show how the two approaches can be reconciled when accounting for relevant kinetic effects. Non-Maxwellian features of the ion and electron distribution functions are essential to capture the value of the potential drop in the sheath. These features lead to a sheath heat transmission factor for ions 60% larger than usually predicted and 35% for electrons. The role of collisions is discussed and means of incorporating minimally-relevant kinetic sheath physics in the gyrokinetic framework are discussed.
プラズマと固体表面の相互作用を、(1D-1V)運動論的アプローチにおいて、埋め込み境界条件とペナルティ化を用いて壁をモデル化して研究する。ペナルティ化された壁領域に対する2つの解法を調査し、それは材料境界内を電流が流れることを許すか許さないかのいずれかである。シース物理の本質的な運動論的側面は両方の場合で再現され、それらのパラメータ依存性が調べられた。重要なことに、我々は、関連する運動論的効果を考慮に入れた場合に、これら2つのアプローチがどのように整合され得るかを示す。イオンおよび電子の分布関数の非マクスウェル的な特徴は、シースにおける電位降下の値を捉えるために不可欠である。これらの特徴により、イオンに対するシース熱伝達係数は通常予測されるよりも60%大きく、電子に対しては35%大きくなる。衝突の役割が議論され、ジャイロ運動論的枠組みに最小限関連する運動論的シース物理を組み込む手段が議論される。