Étude comparative des plasmas N₂ et N₂-H₂ fonctionnant en régime continu et pulse basse fréquence : caractérisation expérimentale des cinétiques des états radiatifs N₂(B³πg), N₂(C³πu), N₂+(B²∑u+) et métastables N₂(A³∑u+) et N₂+(X²∑g+)

par Véronique Scherentz

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Gérard Henrion.

Soutenue en 1999

à Nancy 1 .


  • Résumé

    Ce travail vise à améliorer les connaissances des plasmas N2 et N2-H2 fonctionnant en régime continu ou pulsé afin de mieux appréhender les mécanismes cinétiques se produisant au sein de la phase gazeuse d'un procédé de nitruration. Pour cela, des moyens d'investigation tels que la spectroscopie d'émission optique et la fluorescence induite par laser ont été mis en place afin de caractériser les espèces radiatives et métastables influençant la réactivité du plasma vis à vis de la surface. L'étude temporelle des cinétiques des différents états, comparée à un modèle cinétique simplifié conduit à la détermination de la densité de ces états (en particulier la densité du métastable N₂(A) et de l'azote atomique). L'évolution de ces densités en fonction des paramètres macroscopiques du réacteur à plasma, permet l'établissement de conditions de fonctionnement propres à optimiser ces densités. Des valeurs des paramètres de contrôle du réacteur sont alors déduites qui permettent une amélioration de la réactivité du plasma. Par ailleurs, des cinétiques de peupleinent préférentiel des ions N₂+ sur le premier état excité ont été établies; par collision électronique avec le fondamental de la molécule d'azote neutre au cours de la phase de décharge, et par collision électronique avec le fondamental de l'ion pendant la phase de post-décharge temporelle qui suit l'impulsion de haute tension alimentant la décharge. De même; il est montré que l'hydrogène moléculaire, introduit en faibles quantités (< 10%) dans l'azote, réagit fortement avec les ions N₂+(X) pour former des ions hydrides N₂H+.


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Informations

  • Détails : 1 vol. (158 p.)
  • Annexes : 140 réf..

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