ETUDE ET OPTIMISATION DES DIFFERENTES TECHNIQUES POUR LA PRODUCTION, CONVERSION, PROPAGATION ET RAYONNEMENT DES MICRO-ONDES A HAUTE PUISSANCE POUR LE CHAUFFAGE DU PLASMA A FREQUENCE CYCLOTRONIQUE ELECTRONIQUE PDF Download
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Author: Luigi Rebuffi
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Languages : fr
Pages : 124
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L'EXPERIENCE DU CHAUFFAGE A LA FREQUENCE DE RESONANCE DES ELECTRONS A 60 GHZ SUR LE TOKAMAK TFR A PERMIS DE DEVELOPPER ET DE METTRE AU POINT DES COMPOSANTS POUR TRANSMETTRE AVEC DE FAIBLES PERTES LA PUISSANCE PRODUITE PAR DES GYROTRONS. DES CARACTERISTIQUES PARTICULIERES DE QUELQUES COMPOSANTS DES LIGNES ONT ETE OBSERVEES DANS LES TESTS A BASSE PUISSANCE. DES RESULTATS INTERESSANTS DE MESURES DE RAYONNEMENT DES MODES TE11 ET HE11 DE L'ANTENNE CIRCULAIRE ONT ETE OBTENUES, NOTAMMENT DANS LA ZONE DU CHAMP PROCHE DE L'ANTENNE. ON A ETUDIE ET TESTE UN MIROIR DE ROTATION DE POLARISATION DESTINE A ETRE INSTALLE DANS LA CHAMBRE A VIDE DE TOKAMAK, POUR FAIRE TOURNER AVEC L'EFFICACITE MAXIMALE LA POLARISATION DE L'ONDE INCIDENTE
Author: Luigi Rebuffi
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Pages : 124
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L'EXPERIENCE DU CHAUFFAGE A LA FREQUENCE DE RESONANCE DES ELECTRONS A 60 GHZ SUR LE TOKAMAK TFR A PERMIS DE DEVELOPPER ET DE METTRE AU POINT DES COMPOSANTS POUR TRANSMETTRE AVEC DE FAIBLES PERTES LA PUISSANCE PRODUITE PAR DES GYROTRONS. DES CARACTERISTIQUES PARTICULIERES DE QUELQUES COMPOSANTS DES LIGNES ONT ETE OBSERVEES DANS LES TESTS A BASSE PUISSANCE. DES RESULTATS INTERESSANTS DE MESURES DE RAYONNEMENT DES MODES TE11 ET HE11 DE L'ANTENNE CIRCULAIRE ONT ETE OBTENUES, NOTAMMENT DANS LA ZONE DU CHAMP PROCHE DE L'ANTENNE. ON A ETUDIE ET TESTE UN MIROIR DE ROTATION DE POLARISATION DESTINE A ETRE INSTALLE DANS LA CHAMBRE A VIDE DE TOKAMAK, POUR FAIRE TOURNER AVEC L'EFFICACITE MAXIMALE LA POLARISATION DE L'ONDE INCIDENTE
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Category : Government reports announcements & index
Languages : en
Pages : 1100
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Category : Science
Languages : en
Pages : 720
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Author: Wencong Zhang (docteur en génie électrique).)
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Languages : fr
Pages : 0
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Ce travail vise à mieux comprendre les décharges dans les torches à plasma micro-ondes, en étudiant les caractéristiques de propagation des ondes électromagnétiques et les propriétés diélectriques de plasma dans les torches à plasma micro-ondes à base d'un guide d'onde rectangulaire dans différentes conditions de fonctionnement. En premier lieu, le mode de propagation des ondes électromagnétiques dans le tube à décharge plasma, leurs conditions d'existence ont été étudiés théoriquement étudiés et validés numériquement par un outil de modélisation électromagnétique rigoureux, avec l'hypothèse de propriétés de plasma constantes lorsque de la production de décharge plasma. Ensuite, sur la base de l'hypothèse selon laquelle la torche à plasma micro-ondes deviendra un convertisseur de mode guide d'onde-ligne quasicoaxiale lorsque la décharge se produit, des expériences sont menées pour étudier les effets du tube de verre sur l'efficacité du conversion en fonction de la puissance micro-onde, de pressions et de débits d'entrée de gaz afin d'explorer la possibilité d'améliorer l'efficacité du couplage par micro-ondes plasma en faisant une étude paramétrique complète. Troisièmement, un modèle de fluide bidimensionnel est proposé pour simuler les décharges d'argon dans la torche à plasma à micro-ondes sous pression atmosphérique, en utilisant l'approximation de la diffusion ambipolaire et la distribution axisymétrique du champ micro-ondes dans le tube à décharge. Avec ce modèle simplifié, le mécanisme du changement de longueur de la colonne de plasma sous différentes puissances hyperfréquences et débits entrants de gaz, ainsi que le mécanisme du problème de surchauffe du tube de verre ont été étudiés numériquement. Enfin, un modèle tridimensionnel est également proposé pour étudier les décharges dans les torches à plasma micro-ondes. Les décharges d'argon sous pression atmosphérique dans deux types de torches à plasma microondes avec différents tubes en verre ont été modélisées et comparées à la simulation bidimensionnelle. Il est montré que le tube à décharge avec enveloppe métallique dans les torches à plasma micro-ondes peut devenir un guide d'ondes de type quasi-coaxial lorsque les propriétés de décharge répondent à certaines exigences. Avec cette transition de structure de guide d'ondes, le tube à décharge cylindrique permet à l'onde hyperfréquence de pénétrer dans le tube à décharge et de se propager le long de la colonne de plasma vers les deux extrémités du tube en verre sans être limité par une fréquence de coupure. Ces conclusions peuvent aider à mieux comprendre les propriétés de décharge et les caractéristiques de propagation des microondes dans les torches à plasma micro-ondes et à contribuer à l'optimisation des torches à microondes actuelles ou à la conception de nouveaux types de torches à plasma.
Author: THIERRY.. LAGARDE
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Languages : fr
Pages : 296
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L'OBJECTIF DE CETTE THESE EST UNE MEILLEURE COMPREHENSION DES MECANISMES DE PRODUCTION ET DE DIFFUSION DU PLASMA DANS LES STRUCTURES A LA RESONANCE CYCLOTRONIQUE ELECTRONIQUE REPARTIE (RCER). LA PRODUCTION D'UN PLASMA UNIFORME N'EST POSSIBLE AVEC LES MICROONDES QUE PAR LE CHOIX D'UNE CONFIGURATION MAGNETIQUE PERMETTANT L'ETABLISSEMENT D'ONDES STATIONNAIRES D'AMPLITUDE CONSTANTE LE LONG DE LA STRUCTURE MULTIPOLAIRE. LA STRUCTURE RCERU, DANS LAQUELLE LA ZONE DE PROPAGATION DES MICROONDES EST DISSOCIEE SPATIALEMENT DE LA ZONE RCE D'ABSORPTION, PERMET AINSI DE PRODUIRE UN PLASMA DENSE ET UNIFORME AVEC DES PUISSANCES REDUITES D'UN FACTEUR DE L'ORDRE D'UNE DECADE POUR UNE MEME DENSITE. L'ETUDE EFFECTUEE DANS LE TERME SOURCE MET EN EVIDENCE L'EXISTENCE DE DEUX POPULATIONS ELECTRONIQUES A SAVOIR UNE POPULATION D'ELECTRONS CHAUDS ET UNE POPULATION D'ELECTRONS FROIDS ; L'EXISTENCE DE ZONES PRIVILEGIEES DE PRODUCTION ET DE DIFFUSION DES IONS A ETE CONFIRMEE PAR FLUORESCENCE INDUITE LASER QUI A PERMIS, EN OUTRE, DE MESURER LES VITESSES DE DIFFUSION ET DE DERIVE DES IONS DANS LA GAINE MAGNETIQUE MULTIPOLAIRE. CEPENDANT, LA DETERMINATION DE LA TEMPERATURE IONIQUE EST IMPOSSIBLE DANS LA ZONE DE FORTS CHAMPS MAGNETIQUES A CAUSE DE L'ELARGISSEMENT ARTIFICIEL DES RAIES PAR EFFET CYCLOTRONIQUE. CETTE ETUDE NOUS A CONDUIT A PROPOSER UN MODELE PHYSIQUE DE LA DIFFUSION DU PLASMA A PARTIR DE LA ZONE SOURCE. PAR AILLEURS, L'AUGMENTATION DE LA DENSITE CRITIQUE SUIVANT LE CARRE DE LA FREQUENCE D'EXCITATION DEMONTRE L'INTERET D'ACCROITRE CETTE DERNIERE POUR OBTENIR DES PLASMAS DENSES. ENFIN, L'APPLICATION DE CES PLASMAS A L'ETUDE PARAMETRIQUE DE LA GRAVURE DE LA SILICE EN PLASMA FLUORE A PERMIS DE VERIFIER QUE, LORSQUE LES PARAMETRES D'INTERACTION PLASMA-SURFACE SONT IDENTIQUES, LA CONFIGURATION DE LA SOURCE ET LA FREQUENCE D'EXCITATION NE MODIFIENT PAS DE FACON MESURABLE LES CINETIQUES DE GRAVURE. L'ENSEMBLE DES RESULTATS EXPERIMENTAUX OUVRE DES PERSPECTIVES POUR LA SIMULATION NUMERIQUE DE LA ZONE D'ACCELERATION DES ELECTRONS DANS UN CHAMP MAGNETIQUE ET HYPERFREQUENCE
Author: Tan Vinh Tran
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Languages : fr
Pages : 0
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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.
Author: Tan Vinh Tran
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Languages : fr
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.
Author: Mohammed Chergui
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Languages : fr
Pages : 122
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L'EQUATION DE DISPERSION EST RESOLUE EN Y INJECTANT UN MODELE PARTICULIER DE FONCTION DE DISTRIBUTION DES QUANTITES DE MOUVEMENT D'UN PLASMA DE TOKAMAK. LES RESULTATS OBTENUS SONT EN COMPLET DESACCORD AVEC LE MODELE MAXWELLIEN, EN PARTICULIER POUR LA DISPOSITION DE L'ENERGIE DANS LE CAS DE L'ABSORPTION, LA TEMPERATURE RADIATIVE DANS LE CAS DE L'EMISSION ET LA FREQUENCE D'INTERACTION ONDE-PARTICULE, QUI EST INFERIEURE A LA FREQUENCE CYCLOTRON ELECTRONIQUE, CE QUI PRESENTE PLUSIEURS AVANTAGES TECHNIQUES ET UNE VOIE PROMETTEUSE POUR LE CHAUFFAGE DES PLASMAS DE FUSION
Author: Francis Labrecque
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Languages : en
Pages : 152
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Le centre de production de faisceaux d'isotopes rares situé sur le site de TRIUMF, utilise la méthode de séparation isotopique en ligne (ISAC) pour produire des faisceaux exotiques, c'est-à-dire des faisceaux d'ion hors de la vallée de stabilité. Pour ce faire, ils utilisent un faisceau de protons, provenant du cyclotron principal, d'intensité allant jusqu'à 100 uA et d'une énergie de 500 MeV. Présentement, les faisceaux sont produits soit à l'aide d'une source d'ionisation à surface chaude, d'une source d'ionisation résonante par laser ou d'une FEBIAD (Forced Electron Beam Induced Arc Discharged). Malheureusement, ces sources d'ionisation ne sont pas adéquates pour les éléments gazeux. Un nouveau type de source est donc nécessaire. La source ECR (Electron Cyclotron Resonance) peut produire des électrons de haute énergie en superposant une onde électromagnétique haute fréquence à un confinement par champ magnétique. Ces électrons d'haute énergie sont essentiels pour l'ionisation d'éléments gazeux. Les ions sont créés à l'intérieur du plasma lorsque les électrons entre en collision avec les atomes neutres. L'absence d'une cathode chaude près de la cavité d'ionisation, permet à la source ECR de produire un faisceau intense d'éléments de forte électronégativité, tel que l'azote, l'oxygène, le fluor, le soufre, etc. Dans ISAC, le taux élevé de radiation due à la proximité de la cible prévient l'utilisation d'une source ECR conventionnelle. À cette fin, MISTIC (Monocharged Ion Source for TRIUMF and ISAC Complex), une source ECR prototype, a été construit à TRIUMF utilisant un concept similaire d'une source conçue au GANIL. Afin d'obtenir une source résistante aux radiations, des électro-aimants sont préférés à l'utilisation d'aimants permanents pour la production du champ de confinement magnétique. Les tests sur la source sont effectués sur un banc d'essai pourvu des instruments nécessaires à l'évaluation des ses performances. Les tests consistent en des mesures d'efficacité d'ionisation et d'émittance pour différentes configurations des paramètres de la source, tel que la force du champ magnétique, la fréquence des micro-ondes et leur puissance et la composition et la densité du plasma. Une sonde de Langmuir fut aussi utilisée afin de mesurer certains paramètres du plasma. Les résultats des expérimentations sur le prototype vont aider à définir les paramètres de la version en ligne de MISTIC. De plus, un travail extensif a été accompli sur une autre source plasma retrouvée à TRIUMF, la FEBIAD, afin d'améliorer ses performances et sa durabilité. Les résultats des mesures d'efficacité effectuées hors ligne vont servir à comparer les performances entre les deux sources.
Author: Joel Osbaldo Pacheco Sotelo
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Languages : fr
Pages : 143
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CETTE ETUDE DECRIT LA COMBINAISON DE DIFFERENTES DISCIPLINES QUI ONT PERMIS LE DEVELOPPEMENT D'UN GENERATEUR MICRO-ONDES A PUISSANCE REGLABLE ET A FREQUENCE STABLE, UTILISE POUR L'EXCITATION D'UN PLASMA DE VAPEUR DE MERCURE ET LA PRODUCTION DE RAYONNEMENT UV. LES CONVERTISSEURS A RESONANCE SONT LE SUJET DE NOMBREUSES RECHERCHES. NOUS AVONS UTILISE COMME ALIMENTATION DU MAGNETRON, UN CONVERTISSEUR A RESONANCE SERIE, QUI FONCTIONNE COMME UNE SOURCE AVEC UNE LIMITATION NATURELLE DE COURANT POUR ASSURER LA PROTECTION DU MAGNETRON. LA PUISSANCE MICRO-ONDE EST REGLABLE PAR VARIATION DE FREQUENCE. LA MISE EN UVRE EXPERIMENTALE DE CE PRINCIPE A ETE REALISEE, AINSI QUE LE DEVELOPPEMENT DE PLUSIEURS CIRCUITS POUR LA DETECTION DE PUISSANCE ET DE FREQUENCE, PERMETTANT AINSI L'ASSERVISSEMENT ET FONCTIONNEMENT PERFORMANT DU GENERATEUR. POUR LA CONVERSION ET TRANSFERT OPTIMAUX D'ENERGIE DE LA SOURCE A LA CHARGE, NOUS AVONS CONCU UNE CAVITE RESONNANTE SPECIALE QUI PERMET L'EMISSION DE RAYONNEMENT UV TOUT EN EVITANT LES FUITES D'ENERGIE MICRO-ONDE. ENFIN, CE TRAVAIL DEMONTRE LES AVANTAGES DE LA GENERATION DE RAYONNEMENT UV PAR DECHARGE MICRO-ONDE PAR RAPPORT AUX AUTRES METHODES PLUS CONVENTIONNELLES
