Etude d'une colonne de plasma magnétisé par fluorescence induite par laser

Study of linear magnetized plasma by laser induced fluorescence

• Auteur / Autrice : Cyril Rebont
• Direction : Fabrice Doveil
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique et sciences de la matière. Rayonnement et plasma
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 1
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Provence. Section sciences

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ions -- Migration et vitesse

Champs électriques

Plasmas (gaz ionisés) -- Instabilités

Plasmas (gaz ionisés) -- Turbulence

Fluorescence induite par laser

Résumé

L'étude expérimentale des plasmas linéaires magnétisés était jusqu'à présent réalisée à l'aide de sondes de Langmuir, de réseaux de sonde, de spectroscopie ou plus récemment par imagerie rapide. Dans ce travail de thèse, un autre diagnostic, la Fluorescence Induite par Laser (FIL) résolue en temps, a été mis en place sur la machine à magnétoplasma linéaire MISTRAL. Ce diagnostic permet d'obtenir localement la fonction de distribution en vitesse résolue en temps des ions Argon. La machine MISTRAL produit un plasma magnétisé linéaire limité par un diaphragme circulaire de 10cm de diamètre. On observe, suivant les conditions expérimentales, une extension radiale du plasma en dehors de la zone d'ionisation, en rotation sous la forme d'un ou deux « bras » spiraux. A partir des fonctions de distribution, l'évolution spatiale et temporelle de la vitesse, des fluctuations de densité et du champ éléctrique est calculée. Ces mesures novatrices permettent de montrer la complexité du mouvement ionique, différent d'une dérive de type ExB ou d'une rotation en bloc du plasma comme souvent supposés. On notera également des différences entre les deux modes observés notamment la fréquence de rotation par rapport à la fréquence cyclotron ionique. Ce travail ouvre la voie vers de nouvelles analyses théoriques.

The experimental study of linear magnetized plasmas was previously performed using Langmuir probes, spectroscopy or more recently fast imaging. In this thesis, another diagnotic, time resolved Laser Induced Fluorescence (LIF) , was implemented in the linear magnetoplasma device MISTRAL. This diagnostic provides the instantaneous Argon ion velocity distribution function. The MISTRAL device creates a linear magnetized plasma limited by a 10 cm circular aperture. We observe, for different experimental conditions, a radial rotation of an extension of the plasma outside the area bounded by the diaphragm. This extension has the form of one or two spiral "arms". From the distribution functions, the temporal fluctuations of density, velocity and electric field are calculated. These innovative measurements show that the ion motion is more complex than the expected ExB drift. The plasma does not rotate in block as has often been assumed. One has to notice that differences exist between the two observed modes, specially on the rotation frequency as compared to cyclotronic frequency. This work opens the path to new exciting theorical analysis.