Etude expérimentale et simulation des micro-plasmas générés dans des micro-cathodes creuses
Auteur / Autrice : | Thierry Dufour |
Direction : | Pierre Ranson, Rémi Dussart |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Physique des plasmas |
Date : | Soutenance le 27/11/2009 |
Etablissement(s) : | Orléans |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Sciences et technologies (Orléans ; 2009-2012) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Groupe de recherches sur l'énergétique des milieux ionisés. UMR 7344 (Orléans ; 2012-....) |
Jury : | Président / Présidente : Jean-Marie Cormier |
Examinateurs / Examinatrices : Pierre Ranson, Rémi Dussart, Jean-Marie Cormier, Antoine Rousseau, Vincent Puech, Leanne Pitchford, Nader Sadeghi | |
Rapporteur / Rapporteuse : Antoine Rousseau, Vincent Puech |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Mots clés libres
Résumé
Les micro-plasmas constituent une technologie d'avenir pour des applications aussi nombreuses que diverses : dépollution, traitement de surface, applications bio-médicales, accélération aérodynamique... Nous avons étudié ces micro-plasmas dans des gaz inertes (hélium ou argon), en les alimentant en courant continu dans des structures de type micro-cathode creuse. Afin de comprendre les mécanismes physiques régissant leur comportement, nous les avons caractérisés par plusieurs diagnostics, notamment par caméra ICCD et par spectrométrie d'émission optique. Ce dernier diagnostic nous a permis de déterminer la température du gaz des micro-plasmas, par l’analyse de la structure rovibrationnelle des raies du second système positif de l’azote (présent à l’état de traces), mais aussi d’effectuer des mesures de densité électronique, en analysant l’élargissement Stark de la raie H béta. Ces paramètres physiques obtenus expérimentalement, ont été comparés à leurs équivalents obtenus par simulation (logiciel GdSIM du laboratoire Laplace). Ce travail de thèse a également permis de montrer la possibilité d’atteindre le régime luminescent anormal d’un micro-plasma, en réduisant l’aire de la surface cathodique extérieure de la micro-cathode creuse. Ce régime de fonctionnement s’accompagne d’une hausse rapide de la température du gaz, ainsi que d’un phénomène d’hystérésis qui apparaît sur une courbe I-V, pour une rampe d’alimentation en courant linéairement croissante puis décroissante. Dans le cas de plusieurs micro-plasmas fonctionnant en parallèle, nous avons mis à jour un nouveau mécanisme, expliquant l’allumage des cavités de proche en proche.