Étude numérique du champ électrique dans les jets de plasma d’Hélium à pression atmosphérique et comparaisons avec des expériences
Auteur / Autrice : | Pedro Arsénio nunes aleixo viegas |
Direction : | Anne Bourdon |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Physique des plasmas |
Date : | Soutenance le 17/12/2018 |
Etablissement(s) : | Université Paris-Saclay (ComUE) |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Ondes et matière (Orsay, Essonne ; 2015-....) |
Partenaire(s) de recherche : | établissement opérateur d'inscription : École polytechnique (Palaiseau, Essonne ; 1795-....) |
Laboratoire : Laboratoire de physique des plasmas (Palaiseau, Essonne ; 1997-....) | |
Jury : | Président / Présidente : Jean-Michel Pouvesle |
Examinateurs / Examinatrices : Anne Bourdon, Paola Diomede, Olivier Guaitella, Zdenek Bonaventura | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Hugues Paillol, Natalia Babaeva |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Mots clés libres
Résumé
Dans cette thèse de doctorat, des simulations numériques basées sur un modèle fluide 2D sont utilisées pour caractériser des jets de plasma d’Hélium pulsés. Le modèle pour les jets de plasma d’Hélium est développé pour décrire des jets qui s’écoulent dans des atmosphères de N2 et O2 et interagissent avec des cibles. La dynamique de la décharge dans les jets d’Hélium impactant une cible métallique à la masse est analysée pour des polarités positive et négative de la tension appliquée. Les évolutions temporelles et spatiales de champ électrique associées au premier front d’ionisation et au front de rebond sont en bon accord qualitatif avec des mesures récentes de champ électrique. Puis, l’interaction plasma cible entre une décharge positive et une cible diélectrique en BSO est examinée en détail et les résultats sont directement comparés aux expériences. Un bon accord est obtenu entre les simulations et les expériences sur les évolutions temporelles et spatiales de champ électrique. Des valeurs maximales de champ électrique dans la cible de 5 kV.cm−1 ont été obtenues expérimentalement et numériquement. Le champ électrique dans le plasma de l’ordre de quelques dizaines de kV.cm−1 est fortement diminué par le changement de permittivité de la cible. Le champ électrique dans la cible est presque exclusivement dû aux fortes valeurs de charges de surface déposées sur la surface de la cible. Finalement, l’influence des évolutions de champ électrique sur la production d’espèces actives près des cibles est évaluée. On démontre qu’avec des cibles métalliques la synergie entre le premier front et le front de rebond augmente la production d’espèces près de la cible.