Modélisation théorique et étude expérimentale de la conduction d'un plasma et de son couplage avec une onde électromagnétique transverse intense. Conception et réalisation de commutateurs à plasma

Modélisation théorique et étude expérimentale de la conduction d'un plasma et de son couplage avec une onde électromagnétique transverse intense. Conception et réalisation de commutateurs à plasma PDF Author: Bruno Cassany
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Pages : 108

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DANS UN PREMIER CHAPITRE, NOUS PRESENTONS LES ELEMENTS THEORIQUES QUI PERMETTENT DE DECRIRE LE FONCTIONNEMENT D'UN GENERATEUR A STOCKAGE INDUCTIF. CETTE DESCRIPTION EN TERMES ELECTROTECHNIQUES MONTRE CLAIREMENT LES POINTS CRITIQUES: TRANSFERT D'ENERGIE, LIMITES TECHNOLOGIQUES. NOUS PRESENTONS ENSUITE UNE DESCRIPTION QUI REND COMPTE DE LA PENETRATION DU CHAMP MAGNETIQUE DANS LE COMMUTATEUR. DANS LE DEUXIEME CHAPITRE, APRES AVOIR DECRIT LES SOURCES A PLASMA QUE NOUS AVONS UTILISEES, NOUS PRESENTONS LES EXPERIENCES QUI NOUS ONT PERMIS DE CONNAITRE LA NATURE CHIMIQUE DU PLASMA PAR SPECTROSCOPIE VISIBLE ET DE MESURER LA DENSITE ELECTRONIQUE PAR INTERFEROMETRIE LASER HETERODYNE. NOUS PRESENTONS AUSSI DANS CE CHAPITRE LA TECHNIQUE UTILISEE POUR LES MESURES DES COURANTS AXIAUX DE PART ET D'AUTRE DU COMMUTATEUR. DANS TOUS LES CAS NOUS DONNONS LES RAISONS DE NOS CHOIX, LES LIMITES DES METHODES ET LES PRINCIPAUX RESULTATS. ENFIN LE DERNIER CHAPITRE EST CONSACRE AUX RESULTATS DE COMMUTATION. NOUS PRESENTONS LES EXPERIENCES ET LES RESULTATS OBTENUS A DES NIVEAUX DE COURANT DE 100, 500 ET 1000 KILOAMPERES. NOUS MONTRONS QUE CES RESULTATS ONT PERMIS DE VALIDER LE MODELE PRESENTE DANS LE PREMIER CHAPITRE

Modélisation théorique et étude expérimentale de la conduction d'un plasma et de son couplage avec une onde électromagnétique transverse intense. Conception et réalisation de commutateurs à plasma

Modélisation théorique et étude expérimentale de la conduction d'un plasma et de son couplage avec une onde électromagnétique transverse intense. Conception et réalisation de commutateurs à plasma PDF Author: Bruno Cassany
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DANS UN PREMIER CHAPITRE, NOUS PRESENTONS LES ELEMENTS THEORIQUES QUI PERMETTENT DE DECRIRE LE FONCTIONNEMENT D'UN GENERATEUR A STOCKAGE INDUCTIF. CETTE DESCRIPTION EN TERMES ELECTROTECHNIQUES MONTRE CLAIREMENT LES POINTS CRITIQUES: TRANSFERT D'ENERGIE, LIMITES TECHNOLOGIQUES. NOUS PRESENTONS ENSUITE UNE DESCRIPTION QUI REND COMPTE DE LA PENETRATION DU CHAMP MAGNETIQUE DANS LE COMMUTATEUR. DANS LE DEUXIEME CHAPITRE, APRES AVOIR DECRIT LES SOURCES A PLASMA QUE NOUS AVONS UTILISEES, NOUS PRESENTONS LES EXPERIENCES QUI NOUS ONT PERMIS DE CONNAITRE LA NATURE CHIMIQUE DU PLASMA PAR SPECTROSCOPIE VISIBLE ET DE MESURER LA DENSITE ELECTRONIQUE PAR INTERFEROMETRIE LASER HETERODYNE. NOUS PRESENTONS AUSSI DANS CE CHAPITRE LA TECHNIQUE UTILISEE POUR LES MESURES DES COURANTS AXIAUX DE PART ET D'AUTRE DU COMMUTATEUR. DANS TOUS LES CAS NOUS DONNONS LES RAISONS DE NOS CHOIX, LES LIMITES DES METHODES ET LES PRINCIPAUX RESULTATS. ENFIN LE DERNIER CHAPITRE EST CONSACRE AUX RESULTATS DE COMMUTATION. NOUS PRESENTONS LES EXPERIENCES ET LES RESULTATS OBTENUS A DES NIVEAUX DE COURANT DE 100, 500 ET 1000 KILOAMPERES. NOUS MONTRONS QUE CES RESULTATS ONT PERMIS DE VALIDER LE MODELE PRESENTE DANS LE PREMIER CHAPITRE

Etude expérimentale et numérique de la cinétique de plasmas d'air produits par rayonnement X impulsionnel

Etude expérimentale et numérique de la cinétique de plasmas d'air produits par rayonnement X impulsionnel PDF Author: Mélissa Maulois
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Pages : 174

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L'irradiation de l'air par un rayonnement X, est à l'origine de la création d'un plasma pouvant modifier la génération et la propagation des champs électromagnétiques (champs EM), perturbant ainsi les systèmes électroniques environnants. La quantification de ces contraintes nécessite en amont une étude approfondie sur le plasma généré par les particules énergétiques. Un modèle de cinétique chimique 0D a été développé afin de caractériser le plasma au cours du temps pour différentes pressions d'air. Le modèle est défini par le couplage des équations d'évolution des densités des espèces composant le plasma avec l'équation de conservation de la densité d'énergie moyenne des électrons. Afin de mettre en place et tester le modèle, il a d'abord été appliqué à un cas théorique, où le plasma est généré par un flash X d'une durée de 100 ns, possédant une énergie moyenne constante et égale à 1 MeV. Suite à l'irradiation de l'air sec par les X, deux populations d'électrons Compton " relativistes " et " non relativistes " sont générés. Les électrons Compton initient l'avalanche électronique conduisant à la formation du plasma étudié. Les résultats obtenus montrent que le plasma est principalement généré par l'ionisation du gaz par les électrons Compton relativistes. Bien qu'initié par des X durs, le plasma généré est faiblement ionisé avec une densité électronique maximale de 1013 cm-3 à la pression atmosphérique et une énergie moyenne maximale des électrons d'environ 4 eV. Afin de valider le modèle, des mesures temporelles de densités électroniques ont été effectuées. Les travaux réalisés consistent à irradier un guide d'onde remplie d'air, à une pression fixée, par une impulsion de rayonnement X durant 90 ns. L'objectif de l'expérience est de mesurer l'absorption d'une onde électromagnétique suite à son passage dans le plasma contenu dans le guide. Le coefficient d'absorption de l'onde dans le guide dépend de la constante de propagation en espace libre, qui est proportionnelle à la fréquence plasma et donc à la densité électronique. La restitution de la densité électronique expérimentale est alors établie en utilisant les formalismes d'absorption dans un guide d'onde remplie de plasma.

Etude théorique et expérimentale du couplage de l'onde hybride dans Tore-Supra et jet au moyen d'antennes à multijonctions

Etude théorique et expérimentale du couplage de l'onde hybride dans Tore-Supra et jet au moyen d'antennes à multijonctions PDF Author: Xavier Litaudon
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Pages : 200

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LES ONDES HYBRIDES SONT INJECTEES DANS LES PLASMAS DE TAKAMAK, SOIT POUR MAINTENIR LE COURANT PLASMA ET ATTEINDRE UN REGIME DE FONCTIONNEMENT CONTINU SOIT POUR CONTROLER LA FORME DU PROFIL DE COURANT ET ASSURER UN REGIME DE STABILITE DES DECHARGES. NOUS PRESENTONS DES ETUDES TANT THEORIQUES QU'EXPERIMENTALES SUR LE COUPLAGE ET LA PROPAGATION DES ONDES HYBRIDES OU PLASMA ELECTRONIQUES LENTES DANS LES PLASMAS CONFINES PAR LA STRUCTURE MAGNETIQUE TOROIDALE DE LA CONFIGURATION TOKAMAK. SUR LA BASE DE LA THEORIE LINEAIRE DU COUPLAGE, LES ANTENNES MODULAIRES (DITES A MULTIJONCTION), UTILISEES DANS LA GENERATION ACTUELLE DES GRANDS TOKAMAKS COMME TORE SUPRA ET JET, ONT ETE CONCUES ET OPTIMISEES. PUIS AFIN DE VERIFIER LA THEORIE LINEAIRE DU COUPLAGE DE L'ONDE AU PLASMA ET DE CARCTERISER LES PROPRIETES DU COUPLEUR DIT A MULTIJONCTION, UNE SERIE D'EXPERIENCES A ETE REALISEE SUR TORE SUPRA. NOUS CONCLUONS SUR LA VALIDITE DE LA MODELISATION (ADMITTANCE PLASMA ET MODELISATION DE L'ANTENNE) ET DETERMINONS LE SPECTRE EXPERIMENTAL RAYONNE. AFIN D'INTERPRETER LES EXPERIENCES DE GENERATION DE COURANT LORSQ'UNE FORTE PUISSANCE SERA COUPLEE AU PLASMA, NOUS AVONS DETERMINE L'EXPRESSION GENERALE DE L'ADMITTANCE NON-LINEAIRE DU PLASMA ET PROPOSE UNE METHODE PERMETTANT DE MODIFIER LE CODE DE COUPLAGE LINEAIRE SWAN. UNE DESCRIPTION VARIATIONNELLE, UTILISANT DES FONCTIONS D'ESSAI QUI SONT SOLUTIONS LOCALES DES EQUATIONS DE MAXWELL HOMOGENES, A ETE APPLIQUE POUR DECRIRE LA PROPAGATION DES ONDES HYBRIDES DANS LA GEOMETRIE TOROIDALE NON-SEPARABLE DU TOKAMAK. LA DIFFICULTE ESSENTIELLE DU PROBLEME EST LE COUPLAGE TOROIDAL ENTRE UN GRAND NOMBRE DE MODES POLOIDAUX DE L'ONDE HYBRIDE QUI EST RESOLU PAR UNE METHODE ORIGINALE. UN CODE NUMERIQUE DE CALCUL COMPLET DU CHAMP ELECTROMAGNETIQUE, SERA PARTICULIEREMENT INTERESSANT EN VUE DE L'UTILISATION DES ONDES HYBRIDES POUR CONTROLER LE PROFIL DE COURANT DANS LES KOKAMAKS

Etude théorique et expérimentale des plasmas de grand diamètre entretenus par une onde électromagnétique de surface de haute fréquence se propageant sur le mode à symétrie soit azimutale soit dipolaire

Etude théorique et expérimentale des plasmas de grand diamètre entretenus par une onde électromagnétique de surface de haute fréquence se propageant sur le mode à symétrie soit azimutale soit dipolaire PDF Author: Joëlle Margot-Chaker
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Pages : 337

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Ce travail se situe dans le cadre général de l'étude théorique et expérimentale des plasmas entretenus par une onde de surface et concerne plus particulièrement ceux créés à des fréquences supérieures à 300 MHz dans des tubes de grand diamètre (supérieur à une trentaine de mm). Dans ces conditions, le plasma est entretenu par un mode à symétrie soit azimutale, soit dipolaire. En premier lieu, nous avons examiné en détail les propriétés de propagation et d'atténuation de ces deux modes. Par la suite, pour le plasma à symétrie azimutale, nous nous sommes surtout intéressés au bilan énergétique et aux distributions spatiales des atomes excités, mettant à profit différents diagnostics, comme la méthode spectroscopique de tomographie que nous avons développée. Une comparaison entre nos résultats expérimentaux et les prédictions théoriques d'un modèle élaboré par Ferreira et ses collaborateurs a également été effectuée. Par ailleurs, nous avons établi théoriquement et expérimentalement les conditions d'apparition du mode dipolaire et mis en évidence l'influence du mode de propagation sur la distribution spatiale des atomes excités. Enfin, en utilisant des sondes électrostatiques, nous avons pu déterminer la température et la densité électroniques du plasma dipolaire ainsi que la fonction de distribution en énergie des électrons.

Étude des sources plasma micro-onde à structure coaxiale pour la conception amont d'applicateurs à transformateur d'impédance intégré. Influence de la pression, de la géométrie et de la fréquence d'excitation

Étude des sources plasma micro-onde à structure coaxiale pour la conception amont d'applicateurs à transformateur d'impédance intégré. Influence de la pression, de la géométrie et de la fréquence d'excitation PDF Author: Pierre Baële
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Le travail effectué dans le cadre de cette thèse porte sur l'étude des plasmas magnétisés et nonmagnétisés produits par des structures coaxiales qui font office à la fois de propagateur d'onde et de coupleur à impédance adaptée au plasma, mais aussi de sonde d'investigation et de caractérisation de la décharge. Une attention particulière est accordée à l'efficacité de couplage entre l'onde électromagnétique et la décharge et de production d'espèces, et ce pour différentes conditions opératoires : fréquence d'excitation (352 et 2450 MHz),configuration magnétique, géométrie de l'applicateur. L'analyse quantitative et comparative présentée dans ce travail s'appuie aussi bien sur une approche expérimentale que théorique. Les modèles analytiques développés etla simulation électromagnétique réalisée permettent d'extraire à partir des mesures expérimentales, d'une partl 'impédance du plasma décorrélée de celle de la structure de propagation de l'onde, et d'autre part, l'absorption globale et locale de l'onde. Du point de vue expérimental, des techniques et méthodes appropriées ont donc été développées et mises en oeuvre comme, par exemple la méthode de changement de plan d'impédance, ou encore l'auto-interférométrie. L'étude paramétrique, menée sur un domaine de pression étendu sur plusieurs décades(10-4 - 10 Torr) et pour une gamme de puissances allant de un à plusieurs centaines de watts, a permis une investigation minutieuse du type de couplage (capacitif, inductif, résistif) qui est fortement dépendant des caractéristiques de la décharge et donc des paramètres opératoires. Leur mise en corrélation, associée à l'analyse des modes de propagation dans un plasma magnétisé, a permis de localiser avec plus de précision les zones de couplage et d'identifier les principaux mécanismes d'absorption de l'onde mis en jeu. Les principaux résultats obtenus confirment une meilleure efficacité de production d'espèces chargées à une fréquence plus élevée (2450MHz), et la présence d'une population d'électrons chauds plus conséquente ainsi qu'une extension spatiale du plasma lorsque la fréquence est plus faible (352 MHz). Comme la technologie 352 MHz à état solide est plus avantageuse du point de vue du coût des composants, comparée à 2450 MHz, elle pourrait s'avérer intéressante pour des procédés visant la production d'espèces chimiquement actives. Toutefois, le couplage, peu efficace, de type capacitif induit par la diminution de la fréquence, requiert une attention accrue au niveau de la configuration du coupleur. Pour le développement en amont des coupleurs, les résultats issus de ce travail de thèse et les modèles analytiques développés devraient constituer un outil déterminant dans la conception de sources plasma micro-onde performantes.

Etude expérimentale d'un plasma de décharge à confinement multipolaire

Etude expérimentale d'un plasma de décharge à confinement multipolaire PDF Author: Marcel Henri Michel Carrere
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Pages : 161

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LES DECHARGES A CONFINEMENT MAGNETIQUE MULTIPOLAIRE EXCITEES PAR DES FILAMENTS EMISSIFS SONT LARGEMENT UTILISEES POUR DES ETUDES FONDAMENTALES DANS LES PLASMAS. LE BUT DE CETTE THESE EST DE COMPRENDRE LEUR FONCTIONNEMENT ET NOTAMMENT COMMENT L'ENERGIE EST DISTRIBUEE ENTRE LES ELECTRONS EN L'ABSENCE DE COLLISIONS. APRES LA DESCRIPTION D'UN MODELE SIMPLE DE BILAN ENTRE CREATION ET PERTES DANS LE PLASMA ET LE RAPPEL DE QUELQUES INSTABILITES, NOUS PRESENTONS UNE ANALYSE DETAILLEE DE L'INTERACTION FILAMENT-PLASMA ET UNE ETUDE DE LA CORRELATION TURBULENCE-TEMPERATURE. L'EQUILIBRE THERMIQUE DU FILAMENT EST FORTEMENT COUPLE A L'EMISSION DES ELECTRONS: IL EXISTE UN PROFIL DE TEMPERATURE LE LONG DU FILAMENT ET L'EMISSION D'ELECTRONS DU FILAMENT VERS LE PLASMA PRESENTE DEUX ETATS STABLES. LA TRANSITION DU COURANT DE DECHARGE ENTRE CES DEUX ETATS PRESENTE PARFOIS UN SAUT ET UN HYSTERESIS LORSQU'ON VARIE CONTINUMENT UN PARAMETRE DE CONTROLE DE LA DECHARGE. NOUS ATTRIBUONS CE SAUT A UN ECRASEMENT DE LA GAINE EMISSIVE. EN L'ABSENCE DE CHAMP MAGNETIQUE, LA LARGEUR DE L'HYSTERESIS EST PRINCIPALEMENT REGIE PAR LES PROFILS DE TEMPERATURE ET DE POTENTIEL LE LONG DU FILAMENT. LE CHAMP MAGNETIQUE LOCAL A LA GAINE INTRODUIT UNE BRISURE DE SYMETRIE SUPPLEMENTAIRE DANS LA DYNAMIQUE DES PORTEURS DE CHARGE. EN L'ABSENCE DE CHAMP MAGNETIQUE MULTIPOLAIRE NOUS AVONS TROUVE UNE CORRELATION TURBULENCE-TEMPERATURE. AVEC LE CHAMP MAGNETIQUE MULTIPOLAIRE, POUR DES PRESSIONS SUPERIEURES A 10##4 MB, NOUS OBSERVONS LA PRESSION ELECTRONIQUE EST CONSTANTE. EN DESSOUS DE CETTE PRESSION, LE COMPORTEMENT DU PLASMA EST PLUS COMPLEXE. L'ENSEMBLE DE CES RESULTATS EXPERIMENTAUX OUVRE DES PERSPECTIVES POUR L'ETUDE THEORIQUE ET LA MODELISATION NUMERIQUE DE CES DECHARGES

Modélisation bidimensionnelle de la transmission d'une onde électromagnétique à travers un plasma

Modélisation bidimensionnelle de la transmission d'une onde électromagnétique à travers un plasma PDF Author: Sylvie Baudet-Fabre
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Pages : 199

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LE BUT DE CE TRAVAIL EST DE MODELISER PUIS DE MESURER LA TRANSMISSION OU LA NON-TRANSMISSION D'UNE ONDE ELECTROMAGNETIQUE A TRAVERS UN PLASMA. LA DESCRIPTION DES EVOLUTIONS DE L'ONDE ET DU PLASMA SE FAIT A L'AIDE DES EQUATIONS D'EULER ET MAXWELL. CETTE ETUDE EST SCINDEE EN PLUSIEURS ETAPES: 1) NOUS DONNONS D'ABORD UNE DESCRIPTION DU MODELE BIDIMENSIONNEL LE PLUS GENERAL, 2) MOYENNANT UN CERTAIN NOMBRE D'HYPOTHESES SIMPLIFICATRICES, ON SE RAMENE AUX EQUATIONS D'EULER ET POISSON A UNE DIMENSION D'ESPACE. UNE ETUDE THEORIQUE ET NUMERIQUE DE LA STABILITE DU SCHEMA QUE NOUS AVONS CHOISI POUR CALCULER UNE SOLUTION APPROCHEE DE CES EQUATIONS, MONTRE QUE LE CHAMP ELECTRIQUE DOIT NECESSAIREMENT APPARAITRE EN IMPLICITE DANS LE SECOND MEMBRE DES EQUATIONS D'EULER, 3) ETUDE DU SYSTEME COMPLET DES EQUATIONS D'EULER ET MAXWELL A UNE ET DEUX DIMENSIONS D'ESPACE. ETANT DONNE QU'UN COUPLAGE EN IMPLICITE DE CES EQUATIONS SERAIT EXTREMEMENT COUTEUX, NOUS AVONS MIS AU POINT UNE CORRECTION A APPORTER SUR NOTRE SCHEMA, QUI PERMET DE FAIRE INTERVENIR LE SECOND MEMBRE DES EQUATIONS D'EULER EN SEMI-IMPLICITE. NOUS TERMINONS PAR DES RESULTATS D'ATTENUATION D'ONDE EFFECTUES A PARTIR DE DONNEES REELLES. CES CALCULS SONT FAITS A LA FOIS DANS UN CADRE UNIDIMENSIONNEL ET BIDIMENSIONNEL

Caractérisation et modélisation des plasmas micro-onde multi-dipolaires

Caractérisation et modélisation des plasmas micro-onde multi-dipolaires PDF Author: Tan Vinh Tran
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L'extension d'échelle des procédés plasma fonctionnant à très faibles pressions est l'une des problématiques à résoudre pour leur essor au niveau industriel. Une solution consiste à distribuer uniformément des sources de plasma élémentaires dans lesquelles le plasma est produit par couplage à la résonance cyclotronique électronique (RCE). Ces sources élémentaires sont constituées d'un aimant permanent cylindrique (dipôle magnétique) disposé à l'extrémité d'une structure coaxiale d'amenée des micro-ondes. Bien que conceptuellement simple, l'optimisation de ces sources de plasma dipolaires est complexe. Elle requiert la connaissance, d'une part, des configurations de champ magnétique statique et électrique micro-onde, et, d'autre part, des mécanismes de production du plasma, dans les zones de champ magnétique fort (condition RCE), et des mécanismes de diffusion. Ainsi, une caractérisation expérimentale des domaines de fonctionnement et des paramètres plasma par sonde de Langmuir et par spectroscopie d'émission optique a été menée sur différentes configurations de sources dipolaires. Parallèlement, une première modélisation analytique a permis de calculer des champs magnétiques de configurations simples, le mouvement et la trajectoire des électrons dans ces champs magnétiques, l'accélération des électrons par couplage RCE. Ces résultats ont permis ensuite de valider la modélisation numérique des trajectoires électroniques par une méthode hybride Particle In Cell / Monte-Carlo. L'étude expérimentale a mis en évidence des domaines de fonctionnement pression/puissance très larges, entre 15 et 200 W de puissance micro-onde et depuis 0,5 jusqu'à 15 mTorr dans l'argon. L'étude des paramètres plasma a permis de localiser la zone de couplage RCE près du plan équatorial de l'aimant et de confirmer l'influence de la géométrie de l'aimant sur cette dernière. Ces caractérisations appliquées à un réacteur cylindrique utilisant 48 sources ont montré la possibilité d'atteindre au centre de l'enceinte des densités entre 1011 et 1012 cm-3 pour des pressions d'argon de quelques mTorr. La modélisation des trajectoires électroniques au voisinage des aimants indique un meilleur confinement radial pour des aimants présentant un rapport longueur/diamètre élevé. De plus, cette étude numérique confirme les résultats de l'étude expérimentale, à savoir une zone de couplage RCE près du plan équatorial et non au voisinage de l'extrémité du guide coaxial micro-onde. Enfin, ces résultats ont été appliqués avec succés à la pulvérisation assistée par plasma multi-dipolaire de cibles, permettant en particulier une usure uniforme de ces dernières.

Caractérisation et modélisation des plasmas micro-onde multi-dipolaires

Caractérisation et modélisation des plasmas micro-onde multi-dipolaires PDF Author: Tan Vinh Tran
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Pages : 192

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L'extension d'échelle des procédés plasma fonctionnant à très faibles pressions est l'une des problématiques à résoudre pour leur essor au niveau industriel. Une solution consiste à distribuer uniformément des sources de plasma élémentaires dans lesquelles le plasma est produit par couplage à la résonance cyclotronique électronique (RCE). Ces sources élémentaires sont constituées d'un aimant permanent cylindrique (dipôle magnétique) disposé à l'extrémité d'une structure coaxiale d'amenée des micro-ondes. Bien que conceptuellement simple, l'optimisation de ces sources de plasma dipolaires est complexe. Elle requiert la connaissance, d'une part, des configurations de champ magnétique statique et électrique micro-onde, et, d'autre part, des mécanismes de production du plasma, dans les zones de champ magnétique fort (condition RCE), et des mécanismes de diffusion. Ainsi, une caractérisation expérimentale des domaines de fonctionnement et des paramètres plasma par sonde de Langmuir et par spectroscopie d'émission optique a été menée sur différentes configurations de sources dipolaires. Parallèlement, une première modélisation analytique a permis de calculer des champs magnétiques de configurations simples, le mouvement et la trajectoire des électrons dans ces champs magnétiques, l'accélération des électrons par couplage RCE. Ces résultats ont permis ensuite de valider la modélisation numérique des trajectoires électroniques par une méthode hybride Particle In Cell / Monte-Carlo. L'étude expérimentale a mis en évidence des domaines de fonctionnement pression/puissance très larges, entre 15 et 200 W de puissance micro-onde et depuis 0,5 jusqu'à 15 mTorr dans l'argon. L'étude des paramètres plasma a permis de localiser la zone de couplage RCE près du plan équatorial de l'aimant et de confirmer l'influence de la géométrie de l'aimant sur cette dernière. Ces caractérisations appliquées à un réacteur cylindrique utilisant 48 sources ont montré la possibilité d'atteindre au centre de l'enceinte des densités entre 1011 et 1012 cm-3 pour des pressions d'argon de quelques mTorr. La modélisation des trajectoires électroniques au voisinage des aimants indique un meilleur confinement radial pour des aimants présentant un rapport longueur/diamètre élevé. De plus, cette étude numérique confirme les résultats de l'étude expérimentale, à savoir une zone de couplage RCE près du plan équatorial et non au voisinage de l'extrémité du guide coaxial micro-onde. Enfin, ces résultats ont été appliqués avec succés à la pulvérisation assistée par plasma multi-dipolaire de cibles, permettant en particulier une usure uniforme de ces dernières.

Modélisation et conception d'une antenne plasma à balayage basée sur des ondes de fuite

Modélisation et conception d'une antenne plasma à balayage basée sur des ondes de fuite PDF Author: Asma Kallel
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Nous proposons dans cette thèse l'étude et la conception d'une antenne plasma à onde de fuite reconfigurable, en tirant profit du caractère accordable de la permittivité des décharges plasma par la puissance. La reconfigurabilité de l'antenne fonctionnant à fréquence fixe consiste au contrôle de la direction de rayonnement par la densité électronique du plasma, elle-même commandée par la puissance d'une source plasma radiofréquence externe fonctionnant à 13.56 MHz. Le travail s'organise en trois parties. Dans un premier temps, nous développons un modèle théorique pour étudier les ondes de fuite dans une configuration canonique 2D. Ce modèle permet de dimensionner les paramètres de l'antenne : permittivité, épaisseur et longueur du plasma. Des simulations avec un logiciel de simulation permettent de valider ce modèle. Nous réalisons dans ce travail le dimensionnement d'une antenne fonctionnant à 10 GHz. Le balayage angulaire du rayonnement d'une soixantaine de degrés obtenu avec cette antenne nécessite une densité électronique du plasma allant jusqu'à . La deuxième partie du travail concerne l'aspect plasma. Nous choisissons tout d'abord une source plasma radiofréquence à couplage inductif pour notre antenne car répond aux critères fixés par le dimensionnement. Nous passons ensuite à la réalisation expérimentale de ce type de plasma ce qui nous permet de vérifier ces critères. Enfin, nous passons aux conditions expérimentales avec des simulations de l'antenne en 3D. Nous réalisons ensuite un prototype de l'antenne.