The ion saturation current to a spherical probe in the entire range of ion magnetization is computed with SCEPTIC3D, a new three-dimensional version of the kinetic code SCEPTIC designed to study transverse plasma flows. Results are compared with prior two-dimensional calculations valid in the magnetic-free regime (Hutchinson 2002 Plasma Phys. Control. Fusion44 1953), and with recent semi-analytic solutions to the strongly magnetized transverse Mach probe problem (Patacchini and Hutchinson 2009 Phys. Rev. E 80 036403). At intermediate magnetization (ion Larmor radius close to the probe radius) the plasma density profiles show a complex three-dimensional structure that SCEPTIC3D can fully resolve, and, contrary to intuition, the ion current peaks provided the ion temperature is low enough. Our results are conveniently condensed in a single factor Mc, function of ion temperature and magnetic field only, providing the theoretical calibration for a transverse Mach probe with four electrodes placed at 45° to the magnetic field in a plane of flow and magnetic field.
イオン飽和電流が、球状プローブに対して、イオン磁化の全範囲で、SCEPTIC3Dを用いて計算される。SCEPTIC3Dは、横断プラズマ流を研究するために設計された運動論コードSCEPTICの新しい三次元版である。結果は、磁場のない領域で有効な先行の二次元計算（Hutchinson 2002 Plasma Phys. Control. Fusion44 1953）と、強く磁化された横断マッハプローブ問題に対する最近の半解析解（Patacchini and Hutchinson 2009 Phys. Rev. E 80 036403）と比較される。中間の磁化（イオンラーモア半径がプローブ半径に近い）では、プラズマ密度分布は複雑な三次元構造を示し、SCEPTIC3Dはそれを完全に解像できる。そして、直感に反して、イオン温度が十分に低い場合にはイオン電流はピークを示す。我々の結果は、イオン温度と磁場のみの関数である単一の因子Mcに簡便に集約され、流れと磁場の平面内で磁場に対して45°に配置された4つの電極を持つ横断マッハプローブの理論的較正を提供する。