Este trabalho, focado na investigação dos fenômenos das camadas eletrostáticas, revê camadas simples e duplas, já estudadas por outros autores, e avança nessa questão, modelando, descrevendo e simulando o fenômeno da camada eletrostática dupla em estruturas de plasma triplo (capítulo V), diversas vezes observado em laboratório, especificamente em jato de plasma sob constrição.Descreveremos a estrutura de plasma triplo, consistindo de um plasma central localizado entre dois plasmas. Os plasmas são atravessados pela mesma corrente e o confinamento do plasma central é governado por camadas duplas formadas nas interfaces com as vizinhanças dos plasmas. Estas estruturas têm sido observadas em constrições de fontes de plasma, onde se induz a formação do plasma central na região de constrição geométrica que separa uma coluna de plasma ordinário de um feixe de plasma. Um modelo unidimensional baseado no método de BGK é usado para simular o perfil de potencial axial das camadas duplas. As equações do fluido que descrevem a dinâmica das partículas livres e aprisionadas são acopladas através dos parâmetros em comum das duas camadas duplas, da corrente de descarga através dos plasmas, temperatura dos elétrons e densidade do plasma central. Dados experimentais obtidos de coluna positiva de fontes de plasma sob constrição foram usados para alimentar nosso modelo e simular numericamente o perfil do potencial. O perfil apresentado mostra que a queda de potencial através das camadas duplas pode ser causada pela energia dos feixes partículas livres na corrente de plasma.

Neste trabalho são apresentados os resultados de investigações realizadas na coluna positiva de uma descarga de alta densidade de corrente (3,0 . 103 - 8,0 . 103 A/m2), operando em baixa pressão de vapor de mercúrio (2,0 . 10-2 - 1,4 . 10-1 Pa) e livre de campo magnético. Nestas condições a velocidade de deriva dos elétrons na direção axial, é o principal parâmetro responsável pelo transporte de corrente da descarga e pode alcançar uma apreciável fração da velocidade térmica dos elétrons. Esta velocidade de deriva influenciará na distribuição de velocidades dos elétrons, modificando-a para uma chamada maxwelliana com deriva. Os efeitos desta modificação são introduzidos na teoria radial da coluna positiva de Tonks e Langmuir para avaliar o comportamento do potencial de plasma e da densidade de elétrons com a distância radial e da temperatura de elétrons com a pressão. Estes parâmetros foram inferidos de características de sondas eletrostáticas (Sondas de Langmuir) cujas posições radiais e longitudinais podem ser alteradas, o que permitiu, também, verificar a uniformidade axial do plasma quando a velocidade de deriva dos elétrons é conduzida a valores críticos de auto-excitação de instabilidades eletrostáticas e formação de camada dupla. Teoricamente este efeito é estudado analisando-se as características de instabilidade de uma perturbação eletrostática axial do regime permanente. Assim, procedeu-se uma análise da estabilidade do plasma constituído de três fluidos: elétrons, íons e partículas neutras, considerando-se efeitos de colisões elásticas e inelásticas. Como resultado, algumas instabilidades eletrostáticas são previstas, identificadas pela relação entre a velocidade de deriva e a velocidade térmica dos elétrons. Na prática, ocorre uma faixa de valores desta relação que distingue os regimes de operação da descarga, desde o regime permanente (estável) para o qual esta faixa de valores é constante (0,4) até o regime de fortes oscilações de corrente da descarga quando assume valores em torno da unidade. Neste regime é conduzido um estudo sobre formação e manutenção de camadas eletrostáticas que se formam na coluna positiva do arco. A camada dupla (CD) é induzida a se formar num local desejado, pela constrição da seção de área transversal da descarga (constrição magnética da coluna de plasma) por um campo magnético axial produzido por uma bobina simples ou por uma bobina de Helmholtz. Este campo atua apenas localmente sobre os elétrons tal que seus efeitos nas regiões adjacentes das camadas eletrostáticas não são significativos. O deslocamento da camada dupla ao longo do eixo da coluna de plasma é controlado pelo movimento da bobina nesta direção o que permitiu não somente a caracterização do plasma nas regiões adjacentes à camada dupla como também obter vários perfis de potenciais das camadas eletrostáticas utilizando-se uma sonda auto-emissiva fixa no eixo da coluna. Neste aspecto, foi dado ênfase ao estudo experimental sobre a variação do perfil de potencial de camadas eletrostáticas da forma de perfeitos buracos de elétrons com relação aos parâmetros operacionais: a corrente da descarga, a pressão de vapor de mercúrio e a indução magnética local. Finalmente, foram efetuadas medidas em ambos os lados da CD das energias dos íons dirigidas radialmente, do potencial flutuante da parede e da dispersão de energia dos íons usando-se um analisador eletrostático de energia posicionado rente a parede do tubo de descarga. Os resultados mostram que os íons são fortemente aquecidos, especialmente no lado anódico da camada dupla.