Plasmas radiofréquence pour l'analyse des matériaux : étude expérimentale, analytique et numérique

par Laurent Thérèse

Thèse de doctorat en Physique des plasmas de décharge

Sous la direction de Philippe Guillot et de Philippe Belenguer.

Soutenue en 2005

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    Le travail présenté dans cette thèse est une contribution à la compréhension de la décharge et du plasma mis en jeu en spectroscopie d'émission à décharge luminescente en excitation radiofréquence à 13,56 MHz pour l'analyse des matériaux. L'étude est basée sur une caractérisation expérimentale de la décharge et du plasma. Nous avons mis au point des dispositifs de diagnostics expérimentaux (électrique et optique) permettant de mesurer la tension, le courant de décharge, la puissance injectée dans le plasma dans le cas de matériaux conducteurs, et de mesurer l'intensité d'émission de la raie d'argon à 750,4 nm. Nous avons développé un modèle analytique simple qui à partir des mesures électriques permet d'accéder à des informations sur les propriétés fondamentales du plasma (champ électrique maximum, épaisseur de gaine, densités) et avec lequel nous avons également pu déterminer un schéma électrique équivalent de la décharge. Ce modèle nous permet de caractériser l'évolution des paramètres de base du plasma en fonction de la puissance, de la pression, de la nature du matériau de cathode ou d'anode. Nous avons également utilisé un modèle numérique hybride fluide- Monte Carlo bidimensionnel de la décharge qui nous a permis de valider les résultats expérimentaux et analytiques.

  • Titre traduit

    Radiofrequency plasma for material analysis : experimental, analytical and numerical


  • Résumé

    The work presented in this thesis is a contribution to the comprehension of the discharge and the plasma used in radiofrequency optical emission spectroscopy at 13,56 MHz for the analysis of materials. The study is based on an experimental characterization of the discharge and the plasma. We have developed experimental diagnoses devices (electric and optical) allowing to measure the voltage, the discharge current, the power injected into the plasma in the case of conducting materials, and to measure the emission intensity of the argon line at 750,4 nm. We have developed a simple analytical model which starting from the electrical measurements gives access to informations on the fundamental properties of the plasma (maximum electric field, thickness of sheath, densities) and with which we also could determine an equivalent electric circuit of the discharge. This model enables us to characterize the evolution of the basic parameters of plasma according to the power, the pressure, the nature of material of cathode or anode. We have also used a hybrid digital model fluid Monte Carlo two-dimensional of the discharge which enabled us to validate the experimental and analytical results.

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Informations

  • Détails : 1 vol. ( 188 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 183-188

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2005TOU30027
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