Determination spectroscopique de fonctions de distribution d'energie electronique dans un plasma basse pression

Spectroscopic determination of the electron energy distribution function in low pressure plasma

• Auteur / Autrice : Fath-Allah El Yachkouri
• Direction : Pierre Ranson
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Orléans

Résumé

La connaissance de la fonction de distribution energetique des electrons (fdee) d'une decharge electrique basse pression est d'une importance primordiale puisque les proprietes physiques et chimiques du plasma en dependent etroitement. Ce sont en effet les electrons qui, a travers des collisions inelastiques, sont responsables des mecanismes d'ionisation, d'excitation et de dissociation de la phase plasma. La determination experimentale de cette fdee se heurte toutefois a un certain nombre d'obstacles lies entre autre aussi bien aux effets de pollution dus a l'intrusion de sondes electriques dans le plasma qu'aux oscillations du potentiel plasma et de la fdee en decharge radiofrequence. D'autre part, ce sont les electrons energetiques de la queue de la fdee qui interviennent essentiellement dans ces collisions inelastiques et les methodes traditionnelles basees sur les sondes de langmuir pour leur caracterisation ne sont pas tres bien adaptees pour cela. Dans les conditions de plasma a tres basse pression, on peut en general utiliser un modele collisionnel radiatif tres simplifie (modele corona) qui relie directement les concentrations d'etats excites radiatifs a la fdee. Le but de ce travail est de montrer qu'il est possible d'effectuer l'operation inverse qui consiste a caracteriser de facon suffisamment precise la queue de la fdee a partir des intensites d'un certain nombre de raies d'emission du plasma. Les intensites de ces raies sont elles meme proportionnelles aux concentrations des etats emetteurs. Les raies utilisees sont choisies en fonction de criteres portant sur la forme des sections efficaces d'excitation electronique correspondantes de facon a ce qu'elles traduisent l'effet des differentes classes d'energie des electrons: de 13 ev (seuil pour les raies d'argon) a l'energie maximale correspondant a la tension de decharge. Pour ce faire, nous avons utilise une decharge continue a cathode chaude et confinement magnetique multipolaire en melange argon helium. La fdee et le potentiel du plasma sont mesures avec un analyseur d'energie electrostatique a grilles et champ retardateur et une sonde electrostatique de langmuir. Le modele a ete verifie de facon autocoherente sur la densite de population des niveaux radiatifs calculees a partir de la fdee mesuree par analyseur. Nous avons ajuste le rapport entre les densites de quelques niveaux excites mesurees par le moyen spectroscopique et celles deduites des mesures de la fdee par analyseur d'energie. La coherence du modele nous a amene a discuter brievement les valeurs absolues des sections efficaces d'excitation de la litterature. Ce modele est ensuite teste dans un plasma rf ou la fdee peut avoir une forme differente. Les resultats obtenus sont assez coherents avec ceux deduits d'autres mesures