Etude des ecarts a l'equilibre radiatif et thermique dans les plasmas air et air-sodium. Application au diagnostic spectroscopique

Study of the departures from thermal and radiative equilibrium in air and air-sodium plasmas. Application to spectroscopic diagnosis

• Auteur / Autrice : Philippe Teulet
• Direction : Anne-Marie Gomès
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Résumé

Des modeles collisionnels-radiatifs (cr) sont utilises pour etudier le comportement de plasmas quasi-thermiques, homogenes et stationnaires de melanges d'azote, d'oxygene, d'argon et de sodium aux pressions de 1 et 0,1 atmospheres, pour des temperatures comprises entre 1500 k et 15000 k. Dans la premiere partie, une methode de calcul des sections efficaces et des taux de reaction des processus collisionnels inelastiques electron-lourd (excitation, ionisation et dissociation) entre etats electroniques moleculaires excites est presentee. Les taux des collisions inelastiques entre particules lourdes disponibles dans la litterature sont egalement compiles. La composition des differents melanges azote-oxygene-argon-sodium est comparee a celle d'un plasma en equilibre thermodynamique local (etl). L'influence du rayonnement et le cas de milieux dithermes (temperature des electrons differente de celle des particules lourdes) sont analyses. Les systemes radiatifs moleculaires adaptes au diagnostic des plasmas quasi thermiques d'air sont mis en evidence. La signification des temperatures d'excitation obtenues par emission optique est precisee selon le domaine de temperature. Des ecarts a l'etl importants sont notes sur les densites des etats atomiques excites. La troisieme etape de ce travail est consacree a differentes applications : _ determination du profil radial de la temperature d'excitation d'une decharge radio-frequence fonctionnant dans l'air ambiant a partir des mesures d'emissivites des bandes oh(ax) (0,0) et no(ax) (0,1). _ couplage du modele cr de plasma d'azote avec un code aerothermodynamique dedie a l'etude des plasmas generes par onde de choc lors des phases de rentree atmospherique d'engins spatiaux. Le diagnostic de ce type de plasma en complet desequilibre thermochimique est realise a partir de la simulation des spectres moleculaires des systemes n#2#+ (premier negatif) et n#2 (second positif).