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THÈSE - MODELISATION PARTICULAIRE ET MULTIDIMENSIONNELLE DES DECHARGES HORS EQUILIBRE A BASSE PRESSION EXCITEES PAR CHAMPS ELECTROMAGNETIQUES

DECHARGES HORS EQUILIBRE
Benyoucef, Djilali
Sous la direction du : Yousfi, Mohammed . Belmadani, BachirEcole doctorale: Génie électrique, électronique, télécommunications (GEET)
laboratoire/Unité de recherche : Laboratoire PLAsma et Conversion d'Energie (LAPLACE), UMR 5213
Mots-clés libres : Décharges électriques RF - Plasmas réactifs basse pression - Champ électromagnétique - Réacteur magnétron - Modèle particulaire - Méthode de Monte Carlo - Libre parcours optimisé - Mélanges Ar/O2
Sujets : Electricite, électronique, automatique

TABLE DES MATIERES


INTRODUCTION GENERALE  

CHAPITRE I DECHARGES ELECTRIQUES ET PLASMAS REACTIFS  

I.1 Introduction  

I.2 Description des particules présentes dans un plasma réactif  

I.2.1 Neutres stables
I.2.2 Electrons
I.2.3 Ions positifs et négatifs
I.2.4 Fragments moléculaires
I.2.5 Etats excités

I.3 Grandeurs caractéristiques du plasma  

I.3.1 Densités des espèces
I.3.2 Taux d’ionisation, de dissociation, d’excitation
I.3.3 Fonction de distribution
I.3.4 Potentiel plasma
I.3.5 Fréquence plasma
I.3.6 Longueur de Debye
I.3.7 Longueur de Landau
I.3.8 Classification des plasmas

I.4 Description des réactions dans un plasma réactif  

I.4.1 Réactions primaires
I.4.2 Réactions secondaires
I.4.3 Réactions avec la parois

I.5 Les caractéristiques courant – tension d’une décharge électrique 

I.5.1 décharge Townsend et claquage
I.5.2 Décharge Luminescente

I.6 Propriétés principales d’une décharge Luminescente  

I.7 Les Décharges Radiofréquences  

I.7.1 Les gaines et le plasma
I.7.2 Le potentiel d’auto polarisation

I.8 Modélisations des plasmas de décharge électrique  

I.8.1 Modèle Cinétique
I.8.2 Modèle particulaire
I.8.3 Modèle fluide
I.8.4 Modèle hybride
I.9 Conclusion  

CHAPITRE II MODELE PARTICULAIRE : CALCUL DES TRAJECTOIRES, DU CHAMP ET TRAITEMENT DE COLLISIONS 

II.1 Introduction  

II.2 Paramètres des décharges radiofréquences  

II.2.1 Décharge radiofréquence capacitive
II.2.2 Décharge radiofréquence inductive
II.2.3 Circuit d’adaptation de l’impédance

II.3 Mouvements des particules chargées dans un champ électrique  

II.3.1 Calcul du champ électrique s’exerçant sur les pseudo-particules
II.3.2 Résolution de l’équation de Poisson
II.3.2.1 Modèle unidimensionnel (décharge symétrique)  
II.3.2.1.1 Algorithme de calcul du champ électrique
II.3.2.2 Modèle multidimensionnel (décharge asymétrique)
II.3.2.2.1 Conditions aux limites
II.3.2.2.2 Calcul du champ électrique

II.4 Traitement des collisions  

II.4.1 Nombres aléatoire
II.4.2 Calcul des probabilités des collisions
II.4.2.1 Méthode du libre parcours
II.4.2.2 Méthode de Temps de vol libre
II.4.3 Vitesse des particules cible et projectile
II.4.3.1 Vitesse de particule cible
II.4.3.2 Vitesse de particule projectile après la collision
II.4.4 Processus collisionnels considérés
II.4.4.1 Collision élastique
II.4.4.2 Collision de transfert de charge
II.4.4.3 Collision inélastique conservative
II.4.4.4 Collision d’ionisation
II.4.4.5 Attachement électronique
II.4.4.6 Collision de détachement
II.4.4.7 Collision de recombinaison
II.4.5 Incidence des ions sur les parois

II.5 Comparaison avec la méthode du temps de vol libre et le libre parcours moyen

II.6 Conclusion  

CHAPITRE III SIMULATION DES DECHARGES RADIOFREQUENCE DANS L’ARGON : VALIDATION EXPERIMENTALE ET ETUDE PARAMETRIQUE  

III.1 Introduction  

III.2 Données de Base des particules chargées dans l’argon  

III.2.1 Sections efficaces de collision électron-argon
III.2.2 Paramètres de transport et validation des sections efficaces électronneutre
III.2.3 Sections efficaces de collision ion-neutre
III.2.3.1 Transfert de charge
III.2.3.2 Collision élastique
III.2.4 Validation des sections efficaces ion-neutre via les coefficients de transport

III.3 Résultats pour une décharge radiofréquence symétrique  

III.3.1 Critère de convergence des résultats
III.3.2 Caractéristiques électriques de la décharge RF dans l’argon
III.3.3 effet de la pression

III.4 Résultats dans le cas d’une décharge radiofréquence asymétrique  

III.4.1 Caractéristiques électrodynamiques
III.3.3 effet de la pression
III.5 Comparaison avec les résultats expérimentaux  
III.6 Conclusion  

CHAPITRE IV DECHARGE RADIOFREQUENCE DANS LE MELANGE Ar/O2 : INFLUENCE DU CHAMP MAGNETIQUE ET DE LA PRESSION  

IV.1 Introduction  

IV.2 Données de Base dans le mélange Argon-Oxygène  

IV.2.1 Sections efficaces de collision électron-neutre
IV.2.1 Sections efficaces de collision ion-neutre
IV.2.1.2 Sections efficaces de l’ion Ar+ dans le mélange Ar/O2
IV.2.1.1 Sections efficaces de l’ion O2 + dans le mélange Ar/O2
IV.2.1.3 Sections efficaces de l’ion O- dans le mélange Ar/O2
IV.2.1.4 sections efficaces des réactions particule chargée – particule chargée

IV.3 Résultats dans le mélange Ar/O2 sans champ magnétique  

IV.3.1 Résultats dans l’oxygène pur
IV.3.2 Influence de la pression partielle de O2 dans le mélange Ar/O2

IV.4 Résultats dans le mélange Ar/O2 avec champ magnétique  

IV.4.1 Mouvement d’une particule chargée dans un champ électromagnétique
IV.4.2 Caractéristiques de la décharge dans le mélange Ar/O2 pour champ 
électrique et magnétique croisés  
IV.5 Conclusion
CONCLUSION GENERALE
REFERENCES BIBLOGRAPHIQUES  

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Ditulis oleh: younes younes - jeudi 1 novembre 2012

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