La soutenance de thèse de Valentin FERRER, intitulée « Détermination par spectroscopie d’émission et TALIF des densités absolues d’espèces réactives produites par des post décharges micro-onde en flux à pression réduite de diazote et de mélanges binaires de diazote avec l’argon, l’hélium et le dihydrogène « aura lieu le vendredi 24 mars 2023, à 10h, en salle des colloques du bat 3R2.
Le jury est constitué de :
M. Jean-Philippe SARRETTE – Co-Directeur de thèse
M. Frédéric MARCHAL – Co-Directeur de thèse
Mme Nelly BONIFACI – Rapporteure
M. Jayr DE AMORIM FILHO – Rapporteur
M. Dunpin HONG – Examinateur
M. Nofel MERBAHI – Examinateur
Le résumé :
Les post décharge en flux à pression réduite sont principalement étudiées pour leur capacité à générer des espèces chimiquement réactives à température ambiante et qui soit séparées spatialement de la décharge. Cette spécificité les rend particulièrement adaptées à l’étude de la cinétique de ces espèces et à leur utilisation dans des applications de nitruration, de dopage sélectif de matériaux ou encore de stérilisation. Pour toutes ces applications, un des paramètre clé est la densité absolue des espèces réactives. Le travail mené ici a donc pour but de déterminer ces densités en fonctions des paramètres de pression, de débits, et de puissance ainsi que d’étudier leur évolution dans l’écoulement réactif de la post décharge. Pour ce faire, nous comparons les densités obtenues par deux méthodes indépendantes : la spectroscopie d’émission et la fluorescence à deux photons induite par laser (TALIF).
Après avoir exposé les généralités des différents types de plasma et les rappels théoriques d’usages, nous détaillons les matériels et méthodes expérimentales utilisés dans ce travail de thèse. Nous nous intéressons ensuite aux spectres obtenues par spectroscopie d’émission, et à la caractérisation des régions de Pink et de Late Afterglow de la post décharge via le paramètre aN+N. Les valeurs de densités des espèces réactives (N, N2(A), N2(X,v=12,13), N2+) ont été mesurées tout au long de l’écoulement pour différents paramètres de pression et de débit. L’influence des mélanges avec les gaz rares (Ar,He) sur la production d’azote atomique est mise en évidence. Les valeurs de densité des autres espèces ainsi que leur évolution dans la post décharge sont discutées.
Nous présenterons ensuite les résultats obtenus par TALIF pour les mêmes conditions opératoires et les mêmes mélanges. Une comparaison est faite avec les résultats obtenus par spectroscopie d’émission, montrant un bon accord. Une partie de ce chapitre sera également dévolu à la mesure de densité absolue d’hydrogène atomique dans les mélanges N2/H2. On constate que les valeurs de densité de l’hydrogène atomique obtenues par TALIF remettent en question les précédentes hypothèses faites sur la cinétique de ce dernier.
Enfin, une dernière partie concernera la détermination par spectroscopie d’émission des taux de réaction de la recombinaison de l’azote atomique en fonction des bandes vibrationnelles de v’=1 à 12. Le calcul de ces taux est effectué dans le diazote pur et les mélanges riches en gaz rares N2-95%(Ar,He).
