Etude expérimentale et modélisation de l'interaction plasma-surface : gaines anodiques, cathodiques et application à la génération d'ions négatifs

par Loïc Schiesko

Thèse de doctorat en Physique et sciences de la matière

Sous la direction de Jean-Marc Layet.

Soutenue en 2008

à Aix-Marseille 1 , en partenariat avec Université de Provence. Section sciences (autre partenaire) .


  • Résumé

    Etude et modélisation de la gaine anodique : l'influence de l'émission secondaire. Un échantillon de cuivre faisant face à un spectromètre de masse avec une résolution en énergie est polarisée positivement, au delà du potentiel plasma dans un plasma d'argon basse pression (0. 05-0. 1 Pa). Les ions crées dans la gaine par les électrons extraits du plasma sont accélérés vers le spectromètre de masse où ils sont détectés en fonction de leur énergie. Par conséquent, la distribution en énergie des ions nous permet de sonder le potentiel de la gaine sans perturbations. Nous observons une forte chute du signal des ions positifs quelques électron-volts avant le potentiel de l'échantillon. Nous attribuons cet effet aux électrons secondaires émis par la surface sous bombardement électronique. En effet, des résultats récents sur le taux d'émission secondaire du cuivre, montrent que la composante de rétro-diffusion (diffusion élastique) tend vers l'unité pour des électrons de faible énergie (<10eV). Les électrons secondaires émis par la surface avec une faible température ( 2eV) sont piégés par le potentiel électrique et ont un temps de résidence important près de la surface, augmentant localement de façon importante la densité électronique. Les profils de potentiel et les fonctions de distribution des ions sont calculés à partir d'un modèle numérique qui inclut l'émission secondaire. Un très bon accord est trouvé entre le modèle et l'expérience. Génération d'ions négatifs sur une surface de graphite HOPG en plasma d'hydrogène et deutérium. Nous mesurons les ions négatifs H- et D- avec un spectromètre de masse résolu en énergie dans un plasma d'hydrogène (et deutérium) basse pression (0. 2-1Pa) et faible puissance RF (50-300W). Un échantillon de graphite HOPG est placé directement en regard du spectromètre de masse et polarisé négativement. Les ions négatifs formés sur le graphite à partir du bombardement par les ions positifs sont détectés en fonction de leur énergie. La distribution en énergie des ions H- ou D- ainsi obtenue présente deux aspects. Une queue chaude attribuée aux ions négatifs crées par double capture (deux simples captures successives) à partir d'H2+ et H3+, et un pic principal où deux mécanismes sont superposés : il s'agit des ions négatifs crées par la pulvérisation des atomes d'hydrogène adsorbés ainsi que la double capture. Nous montrerons un effet isotopique en comparant H- et D- ainsi que des résultats en température permettant de dissocier les deux effets sur le pic et ainsi de déterminer la proportion des ions négatifs provenant de chaque mécanismes.

  • Titre traduit

    Experimental study and modeling of plasma-wall interaction : anodic, cathodic sheaths and application to negative ion generation


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Informations

  • Détails : 1 vol. (VI-166 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p.[159]-165

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  • Bibliothèque : Université d'Aix-Marseille (Marseille. St Charles). Service commun de la documentation. Bibliothèque universitaire de sciences lettres et sciences humaines.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : SCT 947
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