Développement d'un outil de diagnostique par spectroscopie des plasmas utilisant des modèles collisionel-radiatifs et son application à différentes décharges plasma pour la détermination de la température électronique et de la densité des neutres

par Ella Marion Sciamma

Thèse de doctorat en Physique des plasmas de décharge

Soutenue en 2007

à Toulouse 3 .

  • Titre traduit

    Plasma spectroscopic diagnostic tool using a collisional-radiative models and its application to different plasma discharges for the electron temperature and neutral density determination


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  • Résumé

    Cette thèse décrit les outils de spectroscopie utilisés et la méthode d'analyse développée pour obtenir la température des électrons et la densité des neutres à partir de spectres d'émission mesurés dans une décharge plasma. A partir des raies d'émission observées par spectrocopie, il est possible après calibration absolue, de calculer la densité de population des états excités des différents éléments constituant le plasma. Ces populations expérimentales sont alors comparées à leur prédictions théoriques, calculées par des modèles mathématiques, afin d'estimer la température des électrons puis la densité des neutres par minimisation de la déviation entre expérience et théorie. Nous utilisons des modèles dits collisionel-radiatifs qui, pour un élément donné, prennent en compte les processus radiatifs mais aussi collisionels pour calculer la population des états excités de cet élément. Dans notre méthode d'analyse, pour des plasmas produits à partir de gaz d'hélium ou d'argon, la température électronique est estimée à partir des populations expérimentales des états excités des ions dans le plasma. La densité des neutres, elle, est estimée à partir des populations expérimentales des états excités des neutres. Pour des plasmas produits à partir de gaz d'hydrogène, les populations expérimentales des états excités de l'atome d'hydrogène ne permettent d'obtenir qu'un ensemble de combinaisons [température électronique/densité des neutres] possibles. Nous avons appliqué notre outil de diagnostique à trois systèmes expérimentaux différents. Des décharges plasma d'hélium, d'argon et d'hydrogène ont été étudiées sur l'expérience VASIMIR, des décharges plasma toroïdales d'argon ont été étudiées sur l'expérience Hélimak, et des décharges plasma d'argon ont été étudiées sur l'expérience Hélicon. Les températures électroniques et les densités des neutres obtnues concordent avec les autres diagnostiques traditionnels utilisés sur ces expériences, et avec la théorie.

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Informations

  • Détails : 1 vol. ( 275 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 268-272

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2007TOU30218
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