Plasmas froids de décharge - Propriétés électriques

1 - Définitions et phénomènes de base

• 1.1 - Densités, degré d’ionisation
• 1.2 - État thermodynamique
• 1.3 - Effets collectifs : longueur de Debye, fréquence plasma
• 1.4 - Transport et bilans
  Figure 1 - Vitesses de dérive mesurées dans différents gaz et fréquences de collision associées

2 - Profils de densité

• 2.1 - Profils d’espèces dans la zone neutre
  Figure 2 - Profil radial de la densité des particules chargées ( ne = ni ) dans un tube de rayon R en fonction du paramètre = ν I / (ν I + ν iN ) (d’après ). Figure 3 - Effet sur la densité des particules chargées d’un corps de rayon R S immergé dans un plasma
• 2.2 - Gaines
  Figure 4 - Allure du profil de potentiel entre un plasma (potentiel 0) et un substrat (ou une paroi) polarisé négativement (potentiel V S) : gaine ionique et région de transition Figure 5 - Variations de la densité des particules chargées et du potentiel réduit calculés pour une gaine ionique en géométrie plane dans le cadre de la théorie de Bohm Figure 6 - Autopolarisation d’une surface flottante polarisée par une tension V S

3 - Classification des plasmas de décharge

• 3.1 - Densité et température
  Figure 7 - Densité et température électroniques de décharges usuelles et droites correspondant à une valeur constante de la longueur de Debye Figure 8 - Évolution de la température des électrons ( Te ) et des neutres (TN ) dans une décharge d’arc à pression et à courant variables (d’après et )
• 3.2 - Degré d’ionisation et densité de puissance
  Figure 9 - Classification des plasmas en termes de densité électronique et de degré d’ionisation pour différents types de décharge (d’après )
• 3.3 - Autres paramètres

4 - Décharge à courant continu

• 4.1 - Décharge non autonome sans multiplication électronique
  Figure 12 - Croissance du courant dans une décharge de Townsend pour deux valeurs différentes du champ réduit telles que ( E/p)2 > (E/p)1
• 4.2 - Décharge de Townsend
  Figure 13 - Coefficients de Townsend Figure 14 - Loi de similitude : caractéristique I (V) de deux décharges de dimensions différentes à valeur fixée du produit pd Figure 15 - Loi de Paschen pour différents gaz : variation du potentiel disruptif V D en fonction du produit de la pression par la distance interélectrode (d’après )
• 4.3 - Décharge luminescente à basse pression
  Figure 16 - Architecture d’une décharge luminescente normale à basse pression Figure 17 - Variations spatiales du champ électrique et des densités de particules chargées dans une décharge luminescente dans l’hélium : résultats d’un modèle numérique (d’après ) Figure 18 - Valeurs théoriques du rapport de la température électronique au potentiel d’ionisation en fonction du produit de la pression par le rayon du tube, dans une colonne positive
• 4.4 - Passage à l’arc

5 - Principaux mécanismes d’amorçage et d’entretien d’une décharge

• 5.1 - Tube à décharge en courant alternatif
  Figure 19 - Mécanismes de gain d’énergie pour les électrons d’une décharge RF dus au mouvement des gaines des électrodes, matérialisées par le profil du champ électrique E, à la vitesse v g
• 5.2 - De l’ionisation en volume à l’ionisation dans les gaines
• 5.3 - Couplage inductif
• 5.4 - Champs de claquage et d’entretien des décharges HF et micro-ondes
  Figure 20 - Champ de claquage micro-onde en fonction de la pression dans de l’hélium contenant des traces de mercure (d’après ) Figure 21 - Valeurs efficaces de champ pour le claquage et l’entretien d’une décharge HF contrôlée par diffusion (longueur de diffusion Λ) dans l’hydrogène (d’après ) Figure 22 - Limites de validité de la théorie de la décharge HF contrôlée par diffusion (d’après )
• 5.5 - Différents modes de création des décharges micro-ondes
  Figure 23 - Décharge à cavité micro-onde Figure 24 - Profil axial de la densité électronique dans une décharge d’argon, pour différentes pressions (d’après ) Figure 25 - Variation du paramètre θ dans l’argon (d’après )