Étude des mécanismes de formation de la zone d'ionization secondaire en post-décharge d'un plasma micro-onde d'azote

Study of the formation of the short-live afterglow (SLA) of a nitrogen microwave discharge

• Auteur / Autrice : Esmaeil Eslami
• Direction : Nader Sadeghi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Résumé

Les plasmas generes dans l'azote pure ou les melanges azotes a des pressions moderees (100-1000 pa) sont des milieux tres reactifs et particulierement attractifs pour les applications industrielles. Ce travail est consacre a la caracterisation des especes a longue duree de vie formees par une decharg micro-onde 433 mhz ou 2. 45 ghz dans l'azote a la pression 440 pa et ensuite transportees dans la post-decharge par l'ecoulement du gaz. Les techniques de spectroscopie d'emission et d'absorption a haute sensibilite, sont mises en Œuvre pour mesurer la densite absolue des electrons, des ions n2+, des molecules metastables n2(a3Σu+) et n2(a'1Σu-) et des atomes dans l'etat metastable n(2po), mais egalement les repartitions vibrationnelles et rotationnelles dans les etats moleculaires. Ces mesures permettent de bien caracteriser le role respectif de ces especes dans les differents mecanismes 1 proposes dans la litterature pour la formation de la zone d'ionisation secondaire. En particulier, les donnees sur les densites des metastables n2(a3Σu+) et n2(a'1Σu-) et des particules chargees, nous permettent de refuter le mecanisme d'ionisation associative des molecules metastable comme etant la principale source d'ionisation dans la post-decharge.

ELECTRICAL DISCHARGES lN PURE NITROGEN AND lN MIXTURES CONTAINING NITROGEN GAS AT PRESSURES lN THE RANGE OF 100-1000 PA HAVE A WIDE RANGE OF INDUSTRIAL APPLICATIONS. THIS WORK IS DEVOTED TO THE CHARACTERIZATION OF THE LONG-LiVED SPECIES PRODUCED lN A 440 PA PURE NITROGEN, 433 MHZ OR 2. 45 GHZ MICROWAVE DISCHARGES AND TRANSPORTED TO THE AFTERGLOW BY THE GAS FLOW. EMISSION AND HIGH-SENSITIVITY ABSORPTION SPECTROSCOPY TECHNIQUES ARE USED FOR THE MEASUREMENT OF THE ABSOLUTE DENSITY OF THESE SPECIES ; NAMELY, ELECTRONS, N2+ IONS, MOLECULES lN THE N2(A3ΣU+) AND N2(A'1ΣU-) METASTABLE SATES AND N(2Po)METASTABLE ATOMS, AS WELL AS THE ROTATIONAL AND VIBRATIONAL DISTRIBUTIONS lN THE MOLECULAR STATES. THESE DETERMINATIONS ALLOW TO CHARACTERIZE THE RESPECTIVE ROLE OF THESE SPECIES lN THE VARIOUS MECHANISMS PROPOSED lN THE LlTERATURE FOR THE FORMATION OF THE SLA. LN PARTICULAR, WITH THE MEASURED DENSITIES OF N2(A3ΣU+) AND N2(A'1ΣU-) METASTABLE MOLECULES AND OF CHARGED PARTICLES lN HAND, WE RULE OUT THE METASTABLES ASSOCIATION MECHANISM AS THE MAIN I0NlZATION SOURCE lN THE AFTERGLOW.