Décharge créée par une onde progressive en présence d'un champ magnétique statique

Discharge created by a propagative wave in presence of an axial static magnetic field

• Auteur / Autrice : Stéphane Pasquiers
• Direction : Jean Marec
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1987
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Argon

Ondes de surface

Mots clés libres

Ondes de volume

Champ magnétique statique

Décharge micro-onde

Plasma en champ magnétique

Résumé

Ce travail présente l'étude d'une décharge microonde d'argon basse pression (5 à 100 m Torr), créée et entretenue par une onde progressive de fréquence fixée (390MHz), en présence d'un champ magnétique statique axial (jusqu'à 550 Gs). Pour comprendre le fonctionnement et l'entretien de la décharge, il faut connaître la distribution de l'énergie micro-onde. Ceci nécessite l'étude de la propagation de l'onde entretenant cette décharge. En conséquence, les caractéristiques de l'onde sont calculées dans la première partie, et leurs évolutions décrites en fonction de la fréquence plasma et du champ magnétique, pour une fréquence d'onde fixée. Ainsi, il est obtenu : les ''relations de phase'' donnant le nombre d'onde et l'atténuation de l'onde due aux collisions électron neutre, en fonction de la densité électronique la distribution radiale de l'énergie électro-magnétique. Il est montré que, suivant les valeurs de densité électronique et de champ magnétique, l'onde est soit une onde de surface, soit une onde de volume décharge. La seconde partie présente les résultats de l'étude expérimentale de la décharge. La mesure du nombre d'onde permet le diagnostic de la densité électronique. A l'aide d'une modélisation simple de la colonne de plasma, ce diagnostic conduit aux caractéristiques de la décharge la fréquence effective de collision électron neutre, la puissance nécessaire au maintien d'un électron et le champ électrique effectif de maintien. A pression fixée, ce champ électrique est une fonction décroissante du champ magnétique. Ce phénomène est interprété à l'aide d'un modèle décrivant la réduction des pertes électroniques par diffusion vers les parois du tube à décharge.

This report deals with the study of a low pressure argon microwave discharge (5 to 100 m Torr) created and sustained by a propagative wave with a fixed frequency (390 z) in presence of an axial static magnetic field (up to 550 Gs). To understand the discharge sustaining conditions, the microwave energy distribution has to be determined. For that purpose the wave propagation has to be studied. Therefore the wave characteristics are first of all computed and their evolutions with the plasma frequency and the magnetic field are described for a fixed wave frequency. The characteristics are: - the ''phase relations'' giving the wave number and the wave attenuation due to to the electron-neutral. Collisions as functions of the electron density. - the radial distribution of the electromagnetic energy. Lt is shown that according to the values of the electron density and the magnetic field the wave is either a surface or a volume one. Secondly the results of the experimental discharge study are presented. The measure of the wave number enables the electron density diagnostic. With the help of a theoretical description of the plasma column this diagnostic leads to the discharge characteristics: the effective electron-neutral collision frequency the power needed to maintain an electron and the effective electric fieId. At a fixed pressure the effective electric field is a decreasing function of the magnetic field. This behavior is explained in a theoretical way taking into account the reduction due to magnetic field, of the electron losses by diffusion to the tube walls.