Etude expérimentale de microplasmas
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
This thesis studies the microplasma ignited by a MHC, the plume created by a third electrode and the microjet when the gas is constrained to flows in the microhole. The self-pulsing regime of the MHC is a breakdown on the cathode external surface. The MHC corresponds to a capacitor in an electrical equivalent circuit. The argon atomic metastables density, measured by laser absorption spectroscopy resolved in time, shows that metastables are destroyed during the current pick and created in the postdischrage. The maximal density is superior to 1014cm-3 between 60 and 150Torr. To explain this evolution a simple numerical code is shown. The plume is a positive column. The breakdown voltage for this plasma is low compared to a plan-to-plan system (between 20 and 200V). The argon metastables density, measured by absorption spectroscopy, is maximal on the axis (1011cm-3) and decreases on the radius. A comparison with a 2D simulation is shown. When all the gas flows in the microhole, a supersonic microjet is created in the downstream room. The microjet does not modify the electrical behaviour of the microplasma and the plume. But the reactivity depends on the flow. In the air, the NO and NO2 concentrations, measured by IR laser absorption spectroscopy in the downstream room are independent on the pressure and flow. The NO molecules are created in the microhole. The NO2 molecules are created in the downstream room by reaction between O3 and NO.
Abstract FR:
Cette thèse consiste en l’étude d’un microplasma créé par une MHC, d’une plume en polarisant une troisième électrode et d’un microjet en contraignant le gaz a passer dans le microtrou. Le régime auto-pulsé de la MHC correspond à un claquage à la surface cathodique externe. La MHC est modélisable par un condensateur dans un circuit électrique équivalent. La densité des argons métastables, mesurée par spectroscopie d’absorption laser résolue en temps, montre que les métastables sont détruits pendant le pic de courant et produits en postdécharge, la densité maximale est supérieure à 1014cm-3 entre 60 et 150Torr. Un code numérique 0D simple a été développé dans le but d’expliquer cette évolution. La plume est une colonne positive. La tension d’allumage de ce plasma est beaucoup plus faible que dans un système plan-plan (entre 20 et 200V). La densité des argons métastables, mesurée par spectroscopie d’absorption, est maximale sur l’axe (1011cm-3) et décroît sur le rayon. Une comparaison a été réalisée avec un code 2D. Quand tout le gaz est contraint de s’écouler dans le microtrou un microjet supersonique est créé dans la chambre aval. Ce microjet ne modifie pas le comportement électrique du microplasma et de la plume mais la réactivité est dépendante du flux. Dans l’air, les concentrations des espèces NO et NO2, mesurées par spectroscopie d’absorption laser infrarouge dans la chambre aval, sont indépendantes de la pression et du flux. Les NO seraient produits dans le microtrou. Le NO2 serait formé dans la chambre aval par réaction entre O3 et NO.