Étude et modélisation numérique de l'effet des radiations spatiales sur l'évolution des propriétés physiques et électriques de matériaux en configuration représentative

Study and numerical modeling of the effect of space radiation on the evolution of physical and electrical properties of materials in representative configuration

• Auteur / Autrice : Félix Dusart
• Direction : Thierry Paulmier
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Génie Electrique
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2024
• Etablissement(s) : Toulouse, ISAE
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Génie électrique, électronique et télécommunications
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ISAE-ONERA OLIMPES Optronique, Laser, Imagerie Physique et Environnement Spatial
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : ONERA/DPHY/GEET Département Physique, instrumentation, environnement, espace

Mots clés

Mots clés libres

Conductivité

Modélisation

Diélectriques

Satellites

Radiation

Polymères

Conductivity

Modeling

Dielectrics

Satellites

Radiation

Polymers

Résumé

Les satellites en environnement spatial font face à une irradiation de particules énergétiques, pouvant conduire à des accumulations de charges électriques sur les dispositifs isolant, et à l'amorçage de décharges électrostatiques pouvant endommager le satellite. Des modèles physiques pour la simulation du transport de charge dans les matériaux sous irradiation électronique représentative de l'environnement spatial ont déjà été développés et implémentés dans le code THEMIS. L'objectif de cette thèse est d'optimiser les modèles physiques décrivant le transport de charges dans des systèmes complexes multicouches. Ce travail est essentiellement basé sur une étude numérique grâce au code THEMIS. Il s'agit dans un premier temps de prendre en compte des processus physiques de l'interaction électron/matière négligés jusqu'à présent pour améliorer la modélisation des interfaces vide/diélectrique. Dans un deuxième temps, la modélisation du transport de charges au travers des interfaces entre les diélectriques et d'autres matériaux (diélectriques et métaux en particulier) sera réalisée. Enfin, pour valider les résultats des simulations numériques, une étude expérimentale sera menée grâce à différents moyens d'irradiation haute énergie. Ce travail de thèse permettra à terme de comprendre de manière détaillée le transport de charges dans les polymères, et les causes des décharges électrostatiques.

Satellites in space environment face irradiation from energetic particles, which can lead to an accumulation of electrical charges on insulating parts, and the initiation of electrostatic discharges that can damage the satellite. Physical models for the simulation of charge transport in materials under electron irradiation have already been developed and implemented in the THEMIS code. The aim of this thesis is to optimize the physical models describing charge transport in complex multilayer systems. This work is essentially based on a numerical study using the THEMIS code. The first step is to take into account physical processes of electron/matter interaction that have been neglected until now, in order to improve the modeling of vacuum/dielectric interfaces. Next, the modeling of charge transport across interfaces between dielectrics and other materials (dielectrics and metals in particular) will be carried out. Finally, to validate the results of numerical simulations, an experimental study will be carried out using various high-energy irradiation methods. Ultimately, this thesis will provide a detailed understanding of charge transport in polymers, responsible for electrostatic discharges.