Amorcage et entretien en cavite resonnante d'une decharge micro-onde d'hydrogene en impulsions de haute puissance

Breakdown and maintenance in a hydrogen microwave discharge created in a resonant cavity by high power pulse

• Auteur / Autrice : AMA DRAGHICI LACOSTE
• Direction : Jean Marec
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Paris 11

Résumé

L'etude presentee concerne l'amorcage et l'entretien d'une decharge d'hydrogene par impulsions micro-ondes (1. 1 ghz) de haute puissance (1 a 15 kw). Le claquage est etudie par une simulation numerique en utilisant la technique monte carlo. L'etude concerne le cas particulier de l'amorcage du plasma sous l'effet d'un champ electrique d'amplitude variable dans le temps, le claquage se produisant pendant le regime transitoire du champ. Les parametres de claquage determines sont : les seuils des champs et les temps de claquage, le taux de croissance electronique, la temperature d'electrons, les frequences d'ionisation et de dissociation, frequence effective de collision. Leur dependance en fonction de la pression et de la pente du champ est presentee. La validation de l'etude numerique est effectuee a l'aide de l'etude experimentale du claquage dans la cavite resonnante excitee en impulsions. Un bon accord, entre les valeurs experimentales et celles numeriques des seuils du champ et les temps de claquage, a ete trouve. Dans densites de claquage ont ete evaluees en fonction de la pression. L'interpretation du fonctionnement de la cavite pendant une impulsion est effectuee a l'aide des modeles electromagnetiques temporel (theoreme de poynting) et stationnaire (equations de maxwell). Le modele temporel a permis de degager les differents regimes de fonctionnement durant l'impulsion et d'interpreter le transfert de puissance dans la cavite par le biais des temps caracteristiques et du couplage de la cavite au circuit d'alimentation. Il est montre que l'entretien du plasma depend des parametres de la cavite (couplage, resonance) etroitement lies a la presence du plasma. Le choix convenable de ces parametres permet de determiner un point de fonctionnement stable du systeme cavite-plasma, equivalent d'un etat stationnaire. L'exploitation du modele electromagnetique a l'etat stationnaire a permis une analyse de l'influence du plasma sur le couplage et la resonance de la cavite, ainsi que sur les temps caracteristiques, le champ et la distribution de la puissance. Une description du systeme est effectuee a l'aide de l'etude a l'etat stationnaire couplee au bilan de puissances et au point de fonctionnement de la cavite. Le domaine de densites electroniques et des parametres energetiques du plasma ont ete ainsi determines.