Cartographies en 2 dimensions du vecteur champ électrique dans les décharges luminescentes : applications aux décharges radio-fréquence et décharges transitoires en cathode creuse

Two dimensional mapping of the electric field vector in glow discharges. Application to radiofrequency and transient hollow cathode discharges

• Auteur / Autrice : Maria-Pia Alberta
• Direction : Jacques Derouard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Optique, optoélectronique et micro-ondes
• Date : Soutenance en 1992
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Mots clés

Mots clés libres

Physique

Fluides

Plasmas et decharges electriques

Fluorescence induite par laser

Effet stark

Nak

Champ electrique

Gaine cathodique

Decharge radiofrequence

Potentiel plasma

Decharge en cathode creuse

Résumé

L'originalite du travail presente ici a ete de determiner non seulement l'amplitude, mais aussi la direction du vecteur champ electrique dans les decharges luminescentes, permettant d'etablir des cartographies completes a deux dimensions dans l'espace et resolues dans le temps. Pour cela, nous avons utilise cette technique de diagnostic optique utilisant la modification par effet stark du spectre de fluorescence induite par laser de la molecule nak. Dans un premier temps, les decharges type diode entre deux electrodes non identiques ont ete etudiees, en regime continu, puis basse frequence (35 khz) et radiofrequence (4 mhz) a couplage capacitif. Les observations ont permis d'ameliorer la comprehension des mecanismes d'entretien de ces decharges. Les cartographies a deux dimensions des lignes de champ ont plus particulierement montre dans quelle mesure le plasma est uniforme sous les electrodes, information importante pour la conception de futurs reacteurs a plasma. Dans un deuxieme temps, l'etude a porte sur les decharges en cathode creuse, dans une geometrie proche de celle utilisee pour les dispositifs pseudosparks. L'amorcage depend des conditions initiales (pression, tension ou composition du gaz). En regime transitoire, l'etablissement de l'effet cathode creuse se manifeste par l'apparition d'un pic tres intense sur le courant dont la composante principale est liee a l'expansion du champ electrique dans la cathode creuse. Cette expansion semble se faire en deux etapes: le champ electrique est d'abord confine sur l'axe avant de s'etendre dans le volume de la cathode creuse. Les electrons pendulaires sont alors principalement responsables de la multiplication de charges. Ces resultats experimentaux ont ete confrontes a des simulations numeriques permettant de valider les modeles utilises