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Eismann, Benjamin. Etude numérique et théorique des phénomènes liés aux hautes pressions dans les microdécharges

Eismann, Benjamin (2011) Etude numérique et théorique des phénomènes liés aux hautes pressions dans les microdécharges.

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Résumé en francais

Une décharge dans un gaz à haute pression et à basse température (ie de l'ordre de la température ambiante) est un phénomène généralement instable (transition à l'arc), en raison de phénomènes divergents précisément dûs à la pression élevée. En se basant sur la loi d'échelle pression fois distance qui définit la tension de claquage, on arrive toutefois à créer des plasmas froids, stables et non-filamentaires, à pression atmosphérique, en ramenant les dimensions de la décharges à quelques centaines de microns. Les applications de telles décharges sont nombreuses, tant par la densité d'espèce réactive que l'on peut générer que par la faible tension nécessaire à son maintien et les économies réalisées en terme d'équipement, les systèmes de pompage n'étant plus nécessaires. Cela concerne par exemple la production d'excimère pour la génération de lumière, la production d'espèces réactives pour les applications biologiques ou le traitement des matériaux, ou encore l'affichage plasma. Mais le passage aux hautes pressions entraîne des effets pas encore bien compris au niveau théorique. En effet, à pression atmosphérique, la chimie dans les mélanges gazeux complexes va être modifiée, les effets thermiques jouent un rôle accru, la diffusion étant plus faible, jusqu'à la zone de gaine qui va être plus compacte et donc le champ électrique à la cathode plus élevé, modifiant ainsi l'interaction du plasma avec les électrodes. Par ailleurs, ces dimensions microscopiques et la pression atmosphérique concerne un autre type de décharges, les décharges partielles dans les défauts structurels des isolants, responsables de leur dégradation à très long terme. Ces décharges partielles ayant lieu dans des conditions similaires (volume et pression), l'étude des microdécharges peut alors être calquée sur cet autre problème afin d'en expliquer certains aspects mal connus. Le but de cette thèse est d'étudier les questions soulevées par le passage à haute pression et à dimension microscopique, en se concentrant sur l'étude numérique de la chimie d'un mélange complexe (He/O2/NO) dans une post-décharge, puis l'étude théorique de l'émission électronique secondaire par impact ionique et métastable sur une cathode métallique, et l'influence possible d'un champ électrique moyen (de l'ordre de 107 V/m) sur cette émission. Ces résultats sont ensuite adaptés à l'étude de l'émission secondaire sur une surface diélectrique, avec pour objectif de décrire son mécanisme sur le polyéthylène dans les décharges partielles.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Pitchford, Leanne
Ecole doctorale:Génie électrique, électronique, télécommunications (GEET)
laboratoire/Unité de recherche :Laboratoire PLAsma et Conversion d'Energie (LAPLACE), UMR 5213
Mots-clés libres :Plasma - Emission secondaire électronique - Microdécharge - Décharge partielle - Haute pression - Polyéthylène - Cinétique chimique complexe
Sujets :Physique
Déposé le :23 Jan 2012 10:48