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Chicheportiche, Alexandre. Données de base des ions atomiques et moléculaires de l'hélium et de l'argon pour l'optimisation des jets de plasmas froids utilisés dans le domaine biomédical

Chicheportiche, Alexandre (2014). Données de base des ions atomiques et moléculaires de l'hélium et de l'argon pour l'optimisation des jets de plasmas froids utilisés dans le domaine biomédical.

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Résumé en francais

L'utilisation des jets de plasmas froids à pression atmosphérique (PA) pour des applications biomédicales est un sujet de recherche relativement nouveau, et en plein essor. De nombreuses espèces actives (photons, radicaux, particules chargées, champ électrique etc.) sont produites par ces dispositifs et sont à l'origine des effets biologiques observés. Un des défis principaux est alors de pouvoir en contrôler la production. Pour cela, des modèles physico-chimiques ont été développés mais requièrent, en données d'entrée, les coefficients de transport, souvent indisponibles dans la littérature, des ions affectant la cinétique du jet de plasma. Ce travail de thèse se concentre sur les jets de plasma à base d'hélium ou d'argon. Ainsi, les coefficients de transport des ions He+ et He2+ ainsi que Ar+ et Ar2+ ont été calculés dans leur gaz parent. La nouveauté concerne les ions moléculaires (He2+ et Ar2+), déterminant dans la dynamique des jets car très majoritairement présents à la PA. Les coefficients de transport sont intimement liés aux sections efficaces de collision et donc aux courbes de potentiel d'interaction ion-neutre. Pour le système d'interaction He+/He, une méthode quantique 1D sans approximation a été utilisée pour le calcul des sections efficaces de collision puis, une simulation Monte Carlo a permis d'obtenir les coefficients de transport dans les barres d'erreur expérimentale. Par contre, pour les ions moléculaires He2+, deux méthodes de calcul ont été utilisées : une méthode quantique 1D et une méthode, qualifiée d'hybride, associant formulations classique et quantique. Un compromis entre les deux méthodes a finalement permis d'obtenir des mobilités réduites avec un écart relatif moyen de 5% par rapport aux mesures, puis de les étendre aux champs élevés. Les coefficients de diffusion et les constantes de réaction, non-disponibles dans la littérature, ont également été calculés. Pour les jets de plasmas à base d'argon, les coefficients de transport des ions atomiques à l'état fondamental 2P3/2 et métastable 2P1/2 ont été calculés, à l'aide des sections efficaces quantiques, jusqu'à 1500 Td (1 Td = 10-17 V.cm²) avec un écart relatif moyen inférieur à 0.2% par rapport aux mesures. Enfin, pour les ions Ar2+, la méthode hybride a permis d'obtenir les sections efficaces de collision menant à des mobilités réduites avec un écart relatif moyen de 2% par rapport aux mesures et de calculer les coefficients de diffusion et constantes de réaction.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Yousfi, Mohammed
Benhenni, Malika
Ecole doctorale:Génie électrique, électronique, télécommunications (GEET)
laboratoire/Unité de recherche :Laboratoire PLAsma et Conversion d'Energie (LAPLACE), UMR 5213
Mots-clés libres :Jets de plasmas froids à la pression atmosphérique - Applications biomédicales - Modélisation physico-chimique - Données de base - Ions atomiques et diatomiques (He2+ et Ar2+) - Interaction ion-neutre - Potentiel d'interaction - Section efficace de collision - Méthode quantique - Méthode semi-classique JWKB - Méthode hybride - Simulation Monte-Carlo - Coefficients de transport - Taux de réaction
Sujets :Physique
Déposé le :28 Nov 2014 10:01