Étude du transport de particules chargées dans un plasma froid basse pression magnétisé

par Romain Baude

Thèse de doctorat en Ingénierie des plasmas

Sous la direction de Gerjan Hagelaar et de Freddy Gaboriau.

Soutenue en 2014

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    Les sources de plasma froid utilisant un champ magnétique se retrouvent dans de nombreuses applications telles que la propulsion spatiale, les procédés pour la microélectronique ou les sources d'ions. Ces sources suscitent un intérêt croissant mais se heurtent à de nombreuses interrogations concernant les effets induits par le champ magnétique. Le but de cette étude est de fournir des données expérimentales sur le transport de particules chargées à travers le champ magnétique dans une configuration similaire au filtre magnétique de la source d'ions négatifs du futur réacteur de fusion nucléaire, ITER. Dans le cadre de cette thèse un dispositif expérimental dédié à l'étude du transport dans les plasmas froids magnétisés a été réalisé. Une sonde de mesure de courant à la paroi a spécialement été développée pour la caractérisation expérimentale du courant électronique et ionique à la paroi. Cette technique permet d'obtenir une résolution spatiale et temporelle des flux d'ions et d'électrons arrivant à la surface de l'enceinte sans perturbation du plasma. Ces mesures sont accompagnées d'une caractérisation en volume du plasma par sonde de Langmuir. L'ensemble des données expérimentales a permis la validation d'un modèle numérique fluide 2D. Les résultats expérimentaux et de simulation ont mis en évidence qu'à basse pression, l'obstruction de la dérive magnétique par les parois de l'enceinte induit un passage asymétrique des électrons à travers le filtre magnétique suivant une loi d'échelle en 1/B, l'inverse du champ magnétique.

  • Titre traduit

    Study of charged particles transport in low temperature low pressure magnetized plasmas


  • Résumé

    Low temperature plasma sources are found in a wide range of applications such as space propulsion, material processing or ion sources. These sources are of great interest but face many questions regarding the effects induced by the magnetic field. The goal of this study is to produce experimental data concerning the charged particle transport across a magnetic field in a configuration similar to the magnetic filter of the negative ion source of the future nuclear fusion reactor ITER. A dedicated experimental set up has been built for this study. A wall current probe has been specially developed to characterize the electronic and ionic current arriving on a surface. This technic gives access to the distribution of the electron and ion fluxes in space and time without plasma perturbation. These measurements have been completed with classical Langmuir probe measurements of the plasma parameters. The experimental data have been successfully used to validate a 2D fluid model of the system. Both experiments and modelling work demonstrate that, at low pressure, the obstruction of the magnetic drift by the vessel walls induces an asymmetric transport of electrons across the magnetic filter scaling as 1/B, the inverse of the magnetic field intensity.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (91 p.)
  • Annexes : 6 p. de bibliogr.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2014 TOU3 0231
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