Thèse soutenue

Influence d'un plasma laser sur le claquage d'un intervalle d'air en champ uniforme et aux pressions intermédiaires

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Auteur / Autrice : Serge Mendonça
Direction : Pascal Pignolet
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie électrique
Date : Soutenance en 2000
Etablissement(s) : Pau

Résumé

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Le travail realise dans ce memoire consiste en une approche theorique et experimentale de la commutation optique d'un eclateur a gaz sous contrainte haute tension. Un intervalle de 1cm soumis a une geometrie de champ electrique homogene est commute par la focalisation d'un faisceau i. R d'un laser nd : yag l = 1. 06m, w l 450mj, l = 12ns. Nous, nous sommes d'abords interesses a l'etude du claquage optique sans champ electrique exterieur. Nous montrons au moyen d'un modele semi-classique que les electrons initiaux sont produits par l'ionisation multiphotonique d'ordre 7 sur les impuretes du gaz dans les premieres 10ns de l'impulsion laser. Or la densite initiale d'electrons est insuffisante pour obtenir le claquage direct du gaz. Par consequent, une cascade d'ionisation resultant de la synergie de l'absorption de rayonnement par bremsstrahlung inverse et des collisions ionisantes, doit etre consideree. Des seuils de claquages optiques 10 1 0 -10 1 2w/cm 2 ont ete observes. L'etude cinetique a permis de quantifier les mecanismes impliques et tout particulierement ceux lies a l'absorption du rayonnement laser. Le modele utilise a ete amplement justifie par la comparaison avec les resultats de la litterature. Dans une seconde partie, nous avons etudie le claquage optique induit par laser sous contrainte haute tension. L'evolution temporelle du courant correspond a une pre-impulsion suivie par une croissance continue menant a la phase de transition a l'arc. Les mesures experimentales de la tension de claquage presentent des abaissements de tension de commutation de pres de 70%, accompagnees de temps de retard au claquage compris entre 0. 1-10s. En utilisant une representation originale des caracteristiques du claquage induit par laser, nous avons determine les conditions limites de claquage. Enfin, la relation entre la quantite de charge creee en fin de cascade d'ionisation et celles obtenues par integration du courant de pre-impulsion 2. 10 1 7 cm - 3 a ete etablie.