Etude de l’effet de la température sur les courants induits des matériaux isolants soumis à l’irradiation électronique dans un microscope électronique à balayage.

par Bassem Elsafi

Thèse de doctorat en Sciences - STS

Sous la direction de Omar Jbara.

Soutenue le 02-07-2013

à Reims en cotutelle avec Faculté des Sciences de Sfax , dans le cadre de Ecole doctorale Sciences, technologies, santé (Reims, Marne) , en partenariat avec (GRESPI) Groupe de Recherche En Sciences Pour l'Ingénieur (laboratoire) .

Le président du jury était Kamel Guidara.

Le jury était composé de Omar Jbara, Mohamed Belhaj, Zouheir Fakhfakh.

Les rapporteurs étaient Khaled Raoudi, Raphael Renoud.


  • Résumé

    Les phénomènes de charge des isolants ont été étudiés à l'aide d'un MEB (Microscope Electronique à Balayage). L'effet de la température sur ces phénomènes a été également discuté. Cette étude concernera, plus particulièrement, la mesure des courants induits sous irradiation électronique (courants de conduction et de déplacement) et la détermination du rendement d'émission électronique secondaire. Notre travail est porté en premier lieu sur des échantillons de verre à base de silice. Nous avons prouvé que l'augmentation de la température fait diminuer la capacité de charge du verre. Les résultats sont expliqués par l'augmentation de la conductivité activée par la température qui tend à réduire la formation de la charge d'espace négative grâce à l'augmentation de la mobilité de porteurs de charge. Cette explication est confirmée par une augmentation dans le courant de fuite mesuré sur le verre en fonction de la température.La seconde partie de ce travail a été consacrée à l'étude de l'effet de la température sur le comportement du polyéthylène téréphtalate (PET) irradié avec les électrons. Nous avons montré que la température joue un rôle important dans la grande rétention de la charge accumulée à cause du un phénomène de repiégeage rapide qui se produit dans le volume de l'échantillon dans le cas de la relaxation de la charge. Nos résultats indiquent que le phénomène de «flashover» a lieu aussi bien en volume qu'au niveau de la surface de l'échantillon. L'émission électronique secondaire de ce polymère devient de moins en moins faible avec l'augmentation de la température.

  • Titre traduit

    Study of the temperature effect on the induced currents of the insulating materials submitted to electron irradiation in the Scanning Electron Microscopy.


  • Résumé

    The charging phenomena of insulators have been studied using a SEM (Scanning Electron Microscope). The temperature effect on these phenomena was also discussed. The study will cover, in particular, the measurement of the induced currents under electron irradiation (conduction current and displacement current) and determining the secondary electron emission yield. Our work is focused primarily on silica glass samples. We have shown that increasing of the temperature decreases the capacity of the glass. The results are explained by the increase in conductivity activated by temperature, which tends to reduce the formation of the negative space charge due to the increased mobility of charge carriers. This explanation is confirmed by an increase in the conduction current measured on the glass as a function of temperature.The second part of this work was devoted to the study of the temperature effect on the behavior of polyethylene terephthalate (PET) irradiated with electrons. We have shown that temperature plays an important role in the high retention of accumulated charge due to a rapid trapping phenomenon that occurs in the bulk sample in the case of the charges relaxation. Our results indicate that the "flashover" phenomenon occurs both in bulk and to the surface of sample. The secondary electron emission of the polymer becomes less weak with increasing temperature.


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