Décharge à pression atmosphérique

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Etude de deux procédés de polymérisation d'un précurseur gazeux dans un plasma radiofréquence basse pression et liquide déposé sur un substrat activé par décharge à barrière diélectrique à pression atmosphérique : application aux propriétés antifouling

Etude de deux procédés de polymérisation d'un précurseur gazeux dans un plasma radiofréquence basse pression et liquide déposé sur un substrat activé par décharge à barrière diélectrique à pression atmosphérique : application aux propriétés antifouling

III.2 Les décharges à barrières diélectriques III.2.1 Caractéristiques électriques des DBD La Décharge à Barrière Diélectrique (DBD) ou « décharge silencieuse » fait partie des plasmas hors équilibre thermodynamique et a été découverte par Siemens en 1857 pour la génération d’ozone. Elle est caractérisée par le recouvrement d’une ou des deux électrodes par une couche d’un matériau diélectrique. Ce matériau permet d’accumuler des charges sur sa surface ce qui limite le champ électrique entre les deux électrodes, évitant ainsi le passage à l’arc électrique 85 . L’utilisation d’une alimentation Haute Tension (HT) alternative est donc nécessaire dans ce cas, pour compenser ces charges créées en surface à chaque alternance, afin d’éviter l’extinction du plasma. L’utilisation du diélectrique permet également de répartir ces microdécharges sur l’ensemble de la surface de l’électrode grâce à « l’effet mémoire » 86 dû aux charges accumulées sur la surface. Pour le traitement de polymère, qui sont des matériaux diélectriques, ce type de décharge à pression atmosphérique est particulièrement adaptée.
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Étude spectroscopique de décharge à barrière diélectrique à la pression atmosphérique dans des mélanges Ar/NH3 et Ar/Lactate d'éthyle

Étude spectroscopique de décharge à barrière diélectrique à la pression atmosphérique dans des mélanges Ar/NH3 et Ar/Lactate d'éthyle

Résumé (français) Le présent mémoire est consacré à l’étude spectroscopique de décharges à barrières diélectriques à la pression atmosphérique dans des mélanges Ar/NH 3 et Ar/lactate d’éthyle. Nous avons pu extraire, à l’aide d’un modèle collisionnel radiatif, le comportement des espèces actives à l’intérieur de ces décharges dont les électrons et les espèces excités d’argon. Une étude temporelle du développement d’une décharge a permis de déterminer que la température électronique est maximale en début de décharge, qu’ensuite la densité électronique est maximale, résultant en une baisse de la température électronique et finalement que la densité d’atomes métastables est maximale, contribuant ainsi à la majorité de la luminosité de la décharge. De plus, une corrélation entre la température électronique et la densité d’atomes métastables permet d’établir que les processus d’excitation et d’ionisation par étape dominent ce type de décharge. Nous avons ensuite démontré que le rapport entre les raies d’émission de l’argon et du NH n’est pas un bon indicatif de l’évolution de la fonction de distribution en énergie des électrons à l’intérieur de ce type de décharge. Finalement, l’utilisation de ces décharges de type mélange Penning afin de réaliser des dépôts de couches minces biodégradables sur des substrats thermosensibles en vue d’utilisations biomédicales est présenté en annexe sous forme d’articles en collaboration avec l’Université Laval à Québec (Canada) et l’Université Paul Sabbatier à Toulouse (France).
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Dépôts de films organosiliciés réalisés par décharge à barrière diélectrique homogène à la pression atmosphérique : application aux films multicouches

Dépôts de films organosiliciés réalisés par décharge à barrière diélectrique homogène à la pression atmosphérique : application aux films multicouches

Au cours de ces deux dernières décades, de nombreuses équipes à travers le monde ont démontré l’intérêt scientifique et industriel des dépôts par plasmas froids obtenus à la pression atmosphérique (ou AP-PECVD, pour Atmospheric Pressure - Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), pression élevée pour laquelle le comportement d’une décharge électrique est très différent de celui observé pour des pressions de l’ordre du Torr. Sous vide, générer un plasma froid dont la température reste proche de la température ambiante est aisé en raison du libre parcours moyen (distance que parcourt un électron entre deux collisions) important des électrons. A contrario, à la pression atmosphérique, le libre parcours moyen étant largement inférieur (quelques microns) à la distance inter-électrodes (quelques millimètres), la décharge bascule facilement vers l’arc électrique, qui est un plasma thermique dans lequel des températures de plusieurs milliers de degrés sont atteintes. Pour éviter ce passage à l’arc, l’approche la plus courante consiste en la limitation de l’énergie dans la décharge par exemple grâce à l’utilisation d’un ou de plusieurs diélectriques. En nous basant sur la revue de Hitchman et al. [1], nous allons présenter une brève étude bibliographique des procédés de dépôt par plasmas froids (AP–PECVD) à base : de décharges couronnes, de DBD et de plasmas RF ou micro-ondes.
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" Étude d'une Décharge à Barrière Diélectrique (DBD) homogène dans l'azote à pression atmosphérique : Effet mémoire et Optimisation du transfert de Puissance"

" Étude d'une Décharge à Barrière Diélectrique (DBD) homogène dans l'azote à pression atmosphérique : Effet mémoire et Optimisation du transfert de Puissance"

INTRODUCTION GENERALE Les procédés de traitement de surface basés sur les plasmas froids sont couramment utilisés dans l’industrie pour le dépôt de couches minces. Ces procédés basses pressions nécessitent l’emploi d’un réacteur étanche et d’un groupe de pompage, limitant les dimensions des surfaces pouvant être traitées et empêchant les traitements en lignes. Une alternative consiste à utiliser des plasmas froids établis à la pression atmosphérique. A cette pression, appliquer une différence de potentiel entre deux électrodes métalliques pour établir une décharge électrique peut conduire au régime d'arc, qui est localisé et entraîne une très forte élévation de température bien souvent synonyme de destruction du matériau à traiter. Pour éviter ce passage à l’arc, une solution consiste à placer un diélectrique solide dans le passage du courant entre les électrodes métalliques. Les décharges ainsi générées sont appelées « Décharges contrôlées par Barrière Diélectrique » (DBD). En régime normal de fonctionnement (et pour des distances inter-électrodes millimétriques), une DBD est composée d'une multitude de micro-décharges s'établissant perpendiculairement aux électrodes. Ces micro-décharges, dues à un claquage de type streamer, ont une durée de vie inférieure à la centaine de nano- secondes et un diamètre de l'ordre de μm. Le caractère filamentaire de ces décharges les rend peu efficaces pour traiter des surfaces de manière homogène. En effet, chaque micro-décharge se développant de manière autonome et aléatoire, il est très difficile d'en contrôler l'énergie propre et la localisation.
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Etude électrique de la physique d'une décharge de Townsend à la pression atmosphérique et de son interaction avec un générateur : Modèle et Expérience

Etude électrique de la physique d'une décharge de Townsend à la pression atmosphérique et de son interaction avec un générateur : Modèle et Expérience

Une alternative moins coûteuse consiste à utiliser des plasmas froids établis à la pression atmosphérique. A cette pression, appliquer une différence de potentiel entre deux électrodes métalliques pour établir une décharge électrique peut conduire au régime d'arc, qui est localisé et entraîne une très forte élévation de température bien souvent synonyme de destruction du matériau à traiter. Pour éviter ces problèmes, une solution consiste à placer un diélectrique dans le passage du courant entre les électrodes métalliques. Ces décharges sont alors appelées « Décharges contrôlées par Barrière Diélectrique » (DBD). Leur régime normal de fonctionnement à la pression atmosphérique, pour des distances inter-électrodes millimétriques est « filamentaire ». Dans ce cas, la décharge est généralement composée d'une multitude de micro-décharges s'établissant perpendiculairement aux électrodes. Ces micro- décharges, dues à un claquage de type streamer, ont une durée de vie inférieure à la centaine de nano-secondes et un diamètre de l'ordre de 100 µm. Ce caractère filamentaire rend ces décharges peu efficaces pour réaliser des traitements de surface homogènes. En effet, chaque micro-décharge se développant de manière autonome et aléatoire, il est très difficile d'en contrôler l'énergie propre.
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Etude d'une décharge à barrière diélectrique (DBD) homogène dans l'azote à pression atmosphérique : effet mémoire et optimisation du transfert de puissance

Etude d'une décharge à barrière diélectrique (DBD) homogène dans l'azote à pression atmosphérique : effet mémoire et optimisation du transfert de puissance

réaliser des traitements de surfaces en ligne directement sur une ligne de production. Cependant, un des principaux inconvénients vient du fait qu’à pression atmosphérique, le régime normal de fonctionnement est, comme nous venons de le voir, filamentaire. Cela se traduit par une dissipation de la puissance fortement non homogène (dans l’espace et le temps) comme nous l’avons vu sur les Figure III-3, Figure III-4 et Figure III-5. Néanmoins, ce type de décharge peut convenir pour réaliser certains traitements de surfaces. On peut citer par exemple le procédé Corona [21][25] utilisé pour modifier l’énergie de surface de films polymères. Cependant, la réalisation d’un dépôt de couches minces nécessite un meilleur contrôle de l’injection et de la répartition de l’énergie. Ceci peut être obtenu en utilisant une décharge homogène. En effet, Okazaki et al. montrèrent à la fin des années 80 qu’il est possible d’obtenir une décharge homogène à pression atmosphérique dans l’hélium en utilisant une DBD [26][27]. Des travaux similaires furent ensuite réalisés par Massines et al. à partir du début des années 90 [28][29]. Les Figure III-6 et Figure III-7 présentent respectivement un oscillogramme courant – tension et une photographie rapide de l’espace inter-électrodes d’une décharge homogène obtenue dans l’azote à pression atmosphérique. Comme on peut le constater, le comportement obtenu est radicalement différent de celui observé dans le cas d’une décharge filamentaire. En effet, le courant ne présente qu’un seul pic par alternance de la tension et la lumière est homogène radialement sur la totalité de la section de la décharge (ici environ 9 cm 2 ).
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Étude électrique et spectroscopique d'une décharge nanopulsée dans l'hélium à la pression atmosphérique

Étude électrique et spectroscopique d'une décharge nanopulsée dans l'hélium à la pression atmosphérique

65 d’émission nous a permis d’obtenir des valeurs fiables de T e sur une gamme étendue de conditions opératoires. Plus particulièrement, l’approche que nous avons mise au point a été utilisée entre autres pour décrire la physique de décharges nanopulsées d’hélium à la pression atmosphérique produites dans un tube diélectrique. Le pulse de tension rectangulaire de 340 ns et 3 kV donne lieu à deux pics de courants légèrement décalés, associés à la montée et à la tombée de la tension. La lumière totale de la décharge ainsi que l’émission des raies spectrales He-587 nm et He-667 nm sont collectées à l’aide de filtres et permettent d’analyser leur évolution spatio-temporelle. La décharge débute ainsi à la cathode, se déplace rapidement à travers l’espace de 2 mm entre les électrodes jusqu’à l’anode, puis retraverse vers la cathode où la lumière reste fortement concentrée pendant environ 50 ns avant de s’éteindre. Un deuxième pic de lumière, plus court et plus faible, apparaît ensuite à l’anode qui est devenue une cathode après la chute du pulse de tension, suite à l’accumulation de charges sur le tube diélectrique. Les mesures de spectroscopie optique d’absorption sur les atomes métastables He(2 3 S) révèlent une montée significative de leur
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Fonctionnalisation de surface de polymères par plasma à la pression atmosphérique. Amination de surface et dépôt de couches minces par un procédé de décharge par barrière diélectrique

Fonctionnalisation de surface de polymères par plasma à la pression atmosphérique. Amination de surface et dépôt de couches minces par un procédé de décharge par barrière diélectrique

2.1.1 Les différents types de DBD à la pression atmosphérique Les DBD sont divisées en deux grandes familles qui sont différenciées par le type de claquage du gaz mis en œuvre. Tout processus de claquage s’amorce si le champ appliqué est suffisamment élevé pour que les électrons libres acquièrent assez d’énergie pour ioniser les molécules du gaz et engendrer des avalanches [18]. Une avalanche requiert deux conditions : la présence d’électrons libres ou électrons « germes » dans l’espace inter- électrodes et un coefficient d’ionisation effectif α eff , positif, avec α eff = α – a (où α et a sont, respectivement, le premier coefficient d’ionisation de Townsend et le coefficient d’attachement) [93]. Cette condition peut être satisfaite soit si le champ électrique réduit E/n o est suffisamment élevé pour compenser le court libre parcours moyen des électrons (ionisation électronique), ou si d’autres mécanismes faisant intervenir d’autres espèces présentes permettent d’ioniser le gaz (ex : ionisation Penning [94]). Dans le premier cas, les champs forts au claquage entraînent la DBD vers un claquage de type « streamer » en développant des avalanches électroniques de grandes dimensions qui génèrent des micro- décharges : la décharge est filamentaire (DBDF). Dans le second cas, la DBD s’amorce à plus faible champ, engendrant de multiples avalanches de plus faibles dimensions et l’établissement d’une décharge homogène avec claquage de type Townsend. Les deux régimes de DBD, filamentaire et de Townsend, sont détaillés dans la section suivante à travers leur structure spatiale, leur principe de claquage et les densités des espèces présentes.
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Modélisation d’une décharge luminescente à pression atmosphérique

Modélisation d’une décharge luminescente à pression atmosphérique

I.3.6 Décharges luminescentes à la pression atmosphérique En générale dans les décharges contrôlées par barrières dialectiques pour cette décharge que nous intéresse, la distance inter-électrodes est de quelques millimètres et la pression est de l’ordre de la pression atmosphérique. Dans de telles conditions, le produit p*d est de l’ordre de quelque de torr.cm et le mécanisme de claquage normalement observable est de type filamentaire, en effet pour un produit p*d élevé, les ions n’ont pas le temps d’arriver à la cathode avant que le champ de charge d’espace n’atteigne la valeur critique conduisant à la formation d’un streamer. C’est pour quoi, l’explication de l’existence de décharge luminescente dans la configuration de DBD à haute pression, par extension de la théorie des décharges électriques classiques à faible p*d, nécessite quelques précisions [No.07].
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Étude de la focalisation d’un faisceau ionique à la pression atmosphérique par des lentilles électrostatiques annulaires minces, dans une décharge couronne en configuration pointe-plan

Étude de la focalisation d’un faisceau ionique à la pression atmosphérique par des lentilles électrostatiques annulaires minces, dans une décharge couronne en configuration pointe-plan

125 Maintenant au niveau expérimental, il est difficile de définir quelle partie du courant provient de la lentille ou de la pointe. On a donc appliqué une rampe de tension de 0 à 4,5 kV sur la lentille de 9,6 mm en la positionnant à 5 mm du plan. La pointe a été maintenue à 0V, pendant toute l’acquisition de données. La figure 5.15 montre le courant mesuré sur chaque détecteur ainsi que le courant total mesuré. Deux précisions doivent être apportées avant d’étudier cette figure. Généralement lorsqu’on augmente la tension à la pointe dans le but d’atteindre un certain courant, on le fait tranquillement. Pour atteindre 1,67 μA, ça prend environ 1 min. En augmentant régulièrement et lentement la tension, le courant s’initialise et augmente tranquillement aussi, ce qui nous permet d’observer la bonne valeur de courant pour la bonne tension. Pour la figure 5.15, on a réalisé l’acquisition beaucoup plus rapidement, i.e. en environ 2,15 secondes, ce qui peut nous induire en erreur pour l’initialisation du courant. On a vu à la figure 5.2 qu’on mesure du courant à partir d’environ 200 nA lorsque la décharge couronne s’initie à la pointe. La figure 5.15 nous montre une initialisation du courant subitement à 3800 V. On peut supposer que l’augmentation du courant se fait plus graduellement, car comme la figure 5.14 le suggère, des régions propices à l’ionisation existent pour des tensions inférieures. Ceci étant dit, cela ne nous empêche pas de ressortir des faits intéressants de cette figure. On voit qu’un courant non-négligeable est collecté sur les détecteurs, de plus ce courant est mesuré dans sa presque totalité sur le détecteur 2. Cela signifie que si un courant est produit par la lentille lors des expériences il sera mesuré sur le détecteur 2 et de façon très négligeable sur la cible. Le maximum de courant de 1 μA atteint à 4400 V est important, mais il faut prendre en considération que la situation ici est idéale, car la pointe est maintenue à 0 V. Lorsqu’on expérimente avec une tension à la pointe, la figure 5.14 suggère que dans ce cas la région propice à l’ionisation est moins grande, ce qui entrainerait un courant provenant des lentilles plus faible.
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Développement d'un procédé d'oxydation avancée pour le traitement d'effluents aqueux contaminés par des polluants réfractaires : étude d'un procédé de décharge plasma à pression atmosphérique couplé à un catalyseur supporté

Développement d'un procédé d'oxydation avancée pour le traitement d'effluents aqueux contaminés par des polluants réfractaires : étude d'un procédé de décharge plasma à pression atmosphérique couplé à un catalyseur supporté

Dans la partie suivante nous réaliserons une étude comparative des résultats des deux modèles ainsi que de l’évolution de la sélectivité de la réaction du 4-CBA après 121 cycles dans le[r]

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Caractérisation d'une décharge à barrière diélectrique à pression atmosphérique et son afterglow

Caractérisation d'une décharge à barrière diélectrique à pression atmosphérique et son afterglow

These are related to the major topics presented in chapters 3-7 and include: the electrical characteristics of the torch, the visual characteristics of the gap-space and afterglow plas[r]

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Transition des basses fréquences aux hautes fréquences d’une décharge à barrière diélectrique en hélium à la pression atmosphérique

Transition des basses fréquences aux hautes fréquences d’une décharge à barrière diélectrique en hélium à la pression atmosphérique

Les trois autres chapitres constituent le coeur de la thèse. Par l’entremise de quatre articles 2 , ils contiennent l’essence de la contribution scientifique de l’étude. Les trois premiers ont déjà été publiés alors que le dernier a été récemment sou- mis. Ainsi, le second chapitre de la thèse consiste en un article et met en lumière les deux régimes de décharge pouvant être soutenus lorsque la DBD d’hélium est excitée par une fréquence dans une gamme de fréquences intermédiaire entre les basses et les hautes fréquences. Le troisième chapitre est aussi constitué d’un ar- ticle. Celui-ci fait état des cinq régimes de décharge rencontrés lors du passage des kilohertz aux mégahertz. Finalement, le quatrième chapitre est constitué de deux articles. Ceux-ci sont consacrés à des méthodes diagnostiques permettant d’étudier plus fondamentalement les cinq régimes de décharge précédemment identifiés. Le troisième article est dédié à la mesurer de la densité des atomes d’hélium dans un état métastable et permet donc de décrire le rôle de ces espèces énergétiques dans les différents régimes de décharge. Finalement, le quatrième article est consacré à la détermination de la densité et de la température des électrons dans les cinq régimes. Ces valeurs sont obtenues grâce à des mesures électriques ainsi que des mesures de spectroscopie d’émission optique.
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Dépôt de couches minces nanocomposites par nébulisation d'une suspension colloïdale dans une décharge de Townsend à la pression atmosphérique

Dépôt de couches minces nanocomposites par nébulisation d'une suspension colloïdale dans une décharge de Townsend à la pression atmosphérique

Ensuite, une mise en forme du liquide (spin coating, dip coating, etc.) permet la fa- brication d‘une couche mince composite sur un substrat. Dans cette partie nous décrirons les différe[r]

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Étude électrique et spectroscopique des décharges à barrière diélectrique à la pression atmosphérique en milieux réactifs

Étude électrique et spectroscopique des décharges à barrière diélectrique à la pression atmosphérique en milieux réactifs

Le mémoire est présenté en trois chapitres. Un premier chapitre propose une synthèse des principes généraux et de la littérature sur les DBD homogènes à la pression atmosphérique en se focalisant sur l’hélium comme gaz vecteur. Le chapitre débute par les diagnostics électriques. En partant de la description d’un circuit électrique équivalent des DBD, accompagné de ses équations permettant de remonter à des propriétés fondamentales, on termine la section sur la présentation des caractéristiques typiques de cette décharge. Ensuite, une section aborde les diagnostics optiques. Par la spectroscopie d’émission optique, on identifie les espèces présentes dans la décharge ainsi que les mécanismes de population et de dépopulation de certaines des espèces excités, principalement les niveaux excités n=3 de l’hélium. Puis, une présentation du modèle collisionnel-radiatif (CR) pour l’hélium, récemment mis au point à l’Université de Montréal [19], est faite. Enfin, le chapitre se termine avec une section sur les propriétés fondamentales de ce type de décharge. Les propriétés physiques, comme la température et la densité des électrons ainsi que la densité d’atomes dans un niveau métastable, de la décharge en condition d’hélium nominalement pure sont présentées. Pour conclure, une étude réalisée dans le groupe portant sur l’évolution de ces propriétés en milieux réactifs pour le traitement du bois est survolée.
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Modélisation et caractérisation à pression atmosphérique de lentilles électrostatiques à focalisation forte de type quadripolaire

Modélisation et caractérisation à pression atmosphérique de lentilles électrostatiques à focalisation forte de type quadripolaire

107 C HAPITRE 6 C ONCLUSION La science d’analyse qu’est la spectrométrie de masse ne cesse d’évoluer. Que ce soit par de nouvelles méthodes de séparation des ions, des détecteurs capables de mesurer des courants infimes ou par de nouvelles sources qui permettent une ionisation plus douce ou plus efficace des molécules. Parmi les plus récentes sources d’ionisation, la source LDTD de la compagnie Phytronix a su se démarquer par sa rapidité et son efficacité d’analyse. Afin de toujours améliorer les services que la source LDTD propose, nous avons voulu augmenter son efficacité et sa précision en essayant de focaliser le faisceau d’ions produit par la décharge couronne. Pour ce faire, nous avons émis l’idée d’utiliser des lentilles électrostatiques de type quadripolaire car celles-ci permettent une focalisation forte des ions, c’est-à-dire que toute l’énergie apportée aux lentilles sert à focaliser les ions et non à les accélérer. Nous devions cependant surmonter deux problèmes de tailles, soit la dimension réduite de l’espace dont nous disposions, de l’ordre du centimètre, et le fait que la source opère à la pression atmosphérique.
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Modélisation volumes-finis en maillages non-structurés de décharges électriques à la pression atmosphérique

Modélisation volumes-finis en maillages non-structurés de décharges électriques à la pression atmosphérique

3.4 Réacteur hémisphérique 3.4.1 Intérêt de ce type de réacteur : Quand un diélectrique est utilisé à la place d'électrodes métalliques dans un réacteur plasma, deux modes de décharge diérentes peuvent se produire à la pression atmosphérique. Le pre- mier mode correspond à une décharge lamentaire. Tous les résultats présentés dans les sections précédentes correspondent à ce type. Dans certaines situations cependant la décharge n'est plus liforme et montre une structure homogène qui remplit complètement l'ensemble de l'espace inter-électrode. Jusqu'à présent, de nombreux travaux expérimentaux et théoriques ont été me- nés an de comprendre quels sont les mécanismes physiques responsables de l'apparition de décharges homogènes ou lamentaires. Cependant, bien que le mécanisme d'apparition d'une décharge homogène dans l'azote n'a pas été totalement élucidé, plusieurs critères pour la gé- nération de ce type de décharge ont cependant été identiés. Le phénomène qui semble le plus important est la présence de porteurs de charge dans les régions où le champ électrique est de faible intensité, c'est à dire un eet mémoire responsable de la production d'électrons primaires en dessous de la tension de claquage ( Gherardi et collab. , 2000 ). Les mécanismes décrits dans la littérature sont l'ionisation Penning (réactions R23 et R24 du tableau A.1 ) due aux intéractions entre niveaux métastables de l'azote ( Segur et Massines , 2000 ), la désorption d'électrons à la surface du diélectrique ( Golubovskii et collab. , 2002 ) et à l'émission secondaire d'électrons par impact des métastables de l'azote sur les diélectriques ( Khamphan et collab. , 2003 ). Un plus grand nombre d'informations sur ces diérents mécanismes peut être trouvé dans la récente revue par Massines et collab. ( 2009 ).
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Contraction et décontraction des décharges micro-ondes entretenues à la pression atmosphérique

Contraction et décontraction des décharges micro-ondes entretenues à la pression atmosphérique

ordre de grandeur sur une distance radiale de 3 mm alors que dans la décharge d’argon (figure 4.1 (c)) cette décroissance atteint presque deux ordres de grandeur. Dans ce dernier cas, la valeur de n e sur l’axe est de 4.1 10 14 cm -3 et sur la paroi de 6.4 10 12 cm -3 . Le profil radial de n e est bien ajusté par une fonction exponentielle (de forme gaussienne) dont la variation est donc beaucoup plus abrupte que celle du profil J 0 -Bessel [1-3] caractéristique des décharges diffuses. Par ailleurs, la variation radiale de la température du gaz est radialement uniforme dans un plasma diffus alors que dans un plasma contracté ce paramètre présente un fort gradient radial [4]. Nos calculs montrent (figures 4.1 (b) et (d)) que le chauffage du gaz est, en effet, fortement inhomogène radialement, T g décroissant de 1840 K sur l’axe à 900 K sur la paroi pour le néon et de 2630 K à 900 K pour l’argon. Ce fort gradient radial de T g est à l’origine de la contraction comme nous allons le montrer dans la section 4.3. Sur les figures 4.1 (b) et (d), nous observons que T e >> T g sur toute la section radiale de la décharge, indiquant que les décharges contractées de néon et d’argon sont bien hors équilibre thermodynamique local [5-8]. Aussi, il est intéressant de souligner que le gradient radial de T e est beaucoup moins important que celui de T g : noter, en effet, la faible extension de l’échelle de T e comparativement à celle de T g . Conséquemment, la variation radiale de T e peut être perçue comme radialement uniforme dans les décharges contractées.
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Confinement micrométrique des décharges pulsées nanosecondes dans l'air à pression atmosphérique et effets électro-aérodynamiques

Confinement micrométrique des décharges pulsées nanosecondes dans l'air à pression atmosphérique et effets électro-aérodynamiques

Ces premiers chapitres démontrent que le régime NRP micro-plasma généré dans l’air à pression atmosphérique a la capacité de produire à une densité importante les espèces d’intérêt que nous avons préalablement citées. Les premiers chapitres de résultats sont classés selon deux échelles de temps différentes, en fonction du temps caractéristique de la largeur d’impulsion (de l’ordre de ) et du temps entre les impulsions (de l’ordre de ). Le cinquième chapitre se concentre sur une échelle de temps supérieure, correspondant à la dérive de ses espèces à plus longue distance du micro- plasma. Nous étudions l’écoulement provoqué lorsque nous approchons une plaque sur laquelle une tension est appliquée. Le gaz provenant du microréacteur s’écoule vers cette plaque qui fait office de substrat. Nous décrivons les caractéristiques principales de cet écoulement et nous fournissons quelques éléments permettant d’agir sur le mélange du gaz provenant de la décharge avec l’air ambiant.
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Modélisation électro-hydrodynamique des décharges couronne dans l'air à la pression atmosphérique pour application aux actionneurs plasmas

Modélisation électro-hydrodynamique des décharges couronne dans l'air à la pression atmosphérique pour application aux actionneurs plasmas

91 pression). Suite à ce travail, notre choix s’est porté sur des conditions aux limites de glissement permettant d’obtenir des résultats très proches des conditions prenant en compte la modélisation des couches limites et des phénomènes visqueux. Suite à cette première étude, nous avons pu modéliser pour la première fois dans la littérature dans une configuration pointe-plan, l'expansion du gaz induite par une décharge couronne de type streamer dans l’air à la pression atmosphérique. Le profil de l’injection d’énergie est issu d’une simulation de la phase de décharge validée expérimentalement. Le modèle reproduit la formation et la propagation d’une onde de choc sphérique déjà observée expérimentalement [On-1]. L’accroissement de la température du gaz au voisinage de la pointe atteint plus de 650 °K et montre jusqu’à 800°K sur la pointe. Ces résultats sont du même ordre de grandeur que dans des précédents travaux expérimentaux [Sp-1] dans des conditions d’étude très proches. L'expansion du gaz induit une diminution de la densité des neutres à proximité de la pointe. On a pu constater que l’inertie des neutres dans nos conditions de simulation est voisine de 0.1µs. On peut en déduire que la variation de la densité du gaz pourrait avoir plutôt un impact sur la propagation du secondary streamer et une influence réduite sur le développement du primary streamer (qui arrive sur la cathode au bout de 75ns).
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