Etude de la physique interne d'un propulseur a plasma stationaire par spectometrie optique d'emission

Internal physic study of a stationary plasma thruster through optical spectoscope emission

• Auteur / Autrice : PHILIPPE LERAY
• Direction : JEAN BRETAGNE
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Paris 11

Résumé

Le spt est un propulseur a plasma stationnaire. Des champs electrique et magnetique croises sont crees dans un canal. Le xenon est ionise par les electrons pieges par le champ magnetique et emis par la cathode. Les ions sont acceleres hors du canal par le champ electrique et produisent une poussee. Ce moteur est utilise sur les satellites pour effectuer les corrections de trajectoires. L'etude d'un analyseur de masse et d'energie des ions de type mason est effectuee. Il est compose de trois grilles sur lesquelles differents potentiels sont appliques. La premiere possede un potentiel positif variable. Elle est transparente pour les ions dont l'energie est superieure a la valeur du potentiel applique. La deuxieme est polarisee par une forte tension negative et sert de grille acceleratrice. La troisieme possede un potentiel positif variable, superieur a celui de la premiere grille, et renvoie, vers la deuxieme grille, les ions dont l'energie est inferieure au potentiel applique. Ces ions reflechis percutent la deuxieme grille. L'emission secondaire qui en resulte est mesuree. Si le potentiel de la grille est inferieur a l'energie des ions pendant un laps de temps tres court, les especes ioniques sont detectees avec un certain retard qui est fonction de leur charge et de leur masse, par rapport au signal d'ouverture de la grille. L'analyseur fonctionne parfaitement en ce qui concerne l'analyse en energie. Mais un retard anormal du temps de vol des ions apparait experimentalement. Une etude theorique met en evidence que cette anomalie est la consequence de la distance de la premiere grille a la masse. La spectroscopie optique d'emission traduit les transitions radiatives emises a partir des niveaux excites de l'atome. La mesure est effecutee en 7 points le long du canal du spt. La comparaison des emissions de xe#+ et xe#+#+ permet d'estimer le rapport xe#+#+/xe#+. Un modele collisionnel radiatif permet d'interpreter les resultats experimentaux de la spectroscopie optique d'emission. Une fonction de distribution en energie des electrons (fdee) definie comme la somme de deux maxwelliennes est introduite, en association avec les equations cinetiques definissant les processus de peuplement et de depeuplement des niveaux, dans le modele. La comparaison du modele avec l'experience permet de deduire la densite electronique des deux populations le long du canal.