Etude, realisation et caracterisation d'une source d'ions coaxiale a resonance electronique cyclotron

par FAROUK BOUKARI

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de J. AUBERT.

Soutenue en 1996

à Paris 11 .

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  • Résumé

    La motivation de cette these est l'etude d'un canon a ions micro-onde coaxiale pour produire des faisceaux de densite elevee et de faible section ayant typiquement quelques centimetres de diametre. Nous nous sommes interesses au principe d'excitation d'un plasma a partir d'une micro-onde, tout particulierement a l'optimisation de la structure afin de creer un plasma intense et suffisamment homogene au niveau de l'interface plasma-faisceau. L'excitation du plasma est realisee par une antenne plongee dans une chambre cylindrique dont les dimensions ont ete etablies pour un bon couplage entre la micro-onde et le plasma. La resonance cyclotronique electronique conduit a un fonctionnement a basse pression associe a un tres bon rendement. Nous avons propose un modele tres simple de l'effet rce en considerant la micro-onde d'un point de vue photonique. Malgre les hypotheses simplificatrices, ce modele conduit a des resultats tres proches de l'experience. La caracterisation et l'optimisation de la source ont ete realisees en fonction des deux parametres principaux de la decharge (pression des neutres et puissance micro-onde) pour les gaz suivants: ar, o#2, n#2, h#2, sf#6, cf#4 et ch#4. On peut ainsi envisager l'installation de ce canon dans de nombreux procedes (gravure, depot,). Nous avons effectue une caracterisation de la decharge. Les conditions d'amorcage et d'entretien de la decharge ont fait l'objet d'une modelisation theorique qui nous a permis d'expliquer et d'interpreter les phenomenes experimentaux regissant les conditions de fonctionnement stables et continues. Des valeurs de la puissance micro-onde necessaires, en fonction de la pression dans la chambre d'ionisation, sont evaluees a partir de ce modele. Pour le traitement de materiaux, il est souvent necessaire de disposer de faisceaux d'ions a basse energie. Nous avons presente une analyse complete de la formation d'un faisceau dense dont l'energie ionique est de quelques dizaines d'electronvolts. Pour ce faire, nous avons etudie des conditions d'extraction non traditionnelles mais qui donnent de fortes densites a basse energie. La composition du faisceau pour differents gaz et notamment pour les gaz reactifs est egalement analysee. Nous avons etudie par ailleurs une source d'electrons micro-onde pour realiser la neutralisation en charge et en courant du faisceau, technique necessaire pour l'irradiation des materiaux isolants. L'etude doit etre continuee pour resoudre le probleme du piegeage des electrons par le champ de fuite. Les premiers resultats de la condensation d'ions extraits d'un plasma de ch#4 a basse energie sont prometteurs et une etude plus approfondie reste a faire


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Informations

  • Détails : 140 P.
  • Annexes : 206 REF.

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Accessible pour le PEB
  • Bibliothèque : Centre Technique du Livre de l'Enseignement supérieur (Marne-la-Vallée, Seine-et-Marne).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TH2014-013111
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