Simulation Plasma PIC-MCC : Plan de Cours

1. Introduction générale
 Contexte de la simulation plasma
 Importance des méthodes numériques
2. Principes de base des plasmas
 Définition du plasma
 Paramètres caractéristiques
 Régimes collisionnels
3. Méthode PIC (Particle-In-Cell)
 Principe général de la méthode PIC
 Maillage spatial et pondération
 Intégration des équations du mouvement
 Champ électrique par résolution de Poisson
4. Méthode MCC (Monte Carlo Collisions)
 Types de collisions prises en compte
 Algorithme de Monte Carlo
 Taux de collision et section efficace
5. Couplage PIC-MCC
 Structure d’un cycle PIC-MCC
 Gestion des pas de temps
 Stabilité numérique
6. Implémentation numérique
 Schéma algorithmique étape par étape
 Gestion des frontières (absorbantes, réfléchissantes…)
 Pseudo-code simplifié
7. Étude de cas : Décharge capacitive CCP 1D
 Conditions initiales
 Paramètres physiques
 Résultats typiques (densité, potentiel, IEDF, etc.)
 Analyse des graphes
8. Avantages et limites de PIC-MCC
 Haute précision cinétique
 Limitations : bruit, temps de calcul
 Comparaison avec les modèles fluides

9. Applications industrielles
 Traitement de surface, dépôt de couches minces
 Gravure plasma, fabrication de semi-conducteurs
10. Perspectives et développements futurs
 Hybridation PIC/fluide
 Simulation multidimensionnelle
 Accélération GPU
11. Bibliographie
 Une vingtaine de références scientifiques (journaux, thèses, ouvrages)
1. Introduction générale
La simulation des plasmas constitue un outil indispensable pour comprendre, prévoir et
optimiser les phénomènes physiques dans les décharges électriques. Parmi les différentes
méthodes de simulation, la méthode Particle-In-Cell couplée à Monte Carlo Collisions
(PIC-MCC) permet de modéliser les comportements cinétiques des particules tout en tenant
compte des interactions collisionnelles. Cette approche est particulièrement adaptée aux
plasmas faiblement ionisés, comme ceux rencontrés dans les décharges capacitives.