Modélisation de la cinétique électronique dans un gaz faiblement ionisé

Modeling electron kinetics in a weakly ionized gas

• Auteur / Autrice : Jean-Pierre Boeuf
• Direction : Directeur de thèse inconnu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences physiques
• Date : Soutenance en 1985
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)
• Jury : Président / Présidente : Marc Fitaire
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marc Fitaire, Mario Capitelli, Bernard Jancovici, Emmanuel Marode, Léanne Pitchford, André Ricard, Pierre Ségur

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plasmas (gaz ionisés)

Monte-Carlo, Méthode de

Théorie du transport

Hydrodynamique

Mots clés libres

Décharge luminescente

Onde ionisante

Streamer

Résumé

Ce travail présente différents aspects de la cinétique électronique dans un gaz faiblement ionisé. Après un résumé des bases et des développements récents de la théorie cinétique et une description des méthodes numériques les plus efficaces de résolution de l’équation de Boltzmann, nous analysons, à l’aide de modélisations numériques microscopiques, plusieurs aspects du mouvement électronique dans un gaz soumis à un champ électrique. Les phénomènes de relation vers le régime d’équilibre hydrodynamique en champ uniforme, ainsi que les problèmes relatifs à l’existence d’un tel régime sont tout d’abord étudiés. Le rôle des collisions de seconde espèce, qui couplent la cinétique électronique et la cinétique chimique des espèces lourdes, par l’intermédiaire du terme de collision de l’équation de Boltzmann est ensuite analysé dans le cas particulier ; une analyse détaillée des mécanismes de transfert d’énergie entre les électrons et les divers états moléculaires est également proposée. Enfin, la cinétique électronique dans un champ électrique déformé par la charge d’espace, fortement non uniforme (décharge luminescente, propagation d’ondes ionisantes) est décrite à l’aide de modèles microscopiques couplant équation de Boltzmann et équation de Poisson.

This work present some features of electron kinetics in a weakly ionized gas. After a summary of the basis and recent developments of the kinetic theory, and a review of the most efficient numerical techniques for solving the Boltzmann equation, several aspects of electron motion in gases are analyzed. Relaxation phenomena toward equilibrium under a uniform electric field, and the question of the existence of the hydrodynamic regime are first studied. The coupling between electron kinetics and chemical kinetics due to second kind collisions in Nitrogen is then analyzed; a quantitative description of the evolution of the energy balance, accounting for electron molecule as well as molecule energy transfer is also given. Finally, electron kinetics in space charge distorted, highly non uniform electric fields (glow discharges, streamers propagation) is investigated with microscopic numerical methods based on Boltzmann and Poisson equations.