Untitled - lara (inist)

Centre National d'Etudes
des Téléconmunications
Centre National de la
Recherche Scientif icaie
Centre de Recherche en Phvsicrue
de l'Environnement Terrestre et Planétaire
Note Technioue CRPE/31
Mesure ponctuelle de variations du cotentiel
de surface d'une sonde électrostaticrue
et de leur influence sur la détermination
de la température électronique d'un plasma
par
Marc BUJOR
C.R.P.E - P.C.E
45045 ORLEANS CEDEX FRANCE
Le Directeur
J.HIEBLOT

PLAN
Pages
INTRODUCTION 1
CHAPITRE I.
PRINCIPE ET FONCTIONNEMENT DE LA SONDE EIECTRCSTATIÇEIE 3
1.1. Le plasma ionosphérique 3
1.2. Caractéristique courant/tension d'une sonde électrostatique 5
1.3. Phénomènes de surface 7
CHAPITRE II.
TRAVAIL DE SORTIE ET POTENTIEL DE SURFACE 9
11. 1. Caractérisation des surfaces 9
11.2. Analyse des surfaces 11
11. 3. Travail de sortie et potentiel de surface 12
11. 3.1.
Définition du travail de sortie d'une surface propre. 12
11. 3. 1.1.
Surface monocristalline 13
11.3.1.2. Surface polycristalline 16
11. 3. 2.
Adsorption et potentiel de surface 18
11.3.2.1. Adsorption sur un métal 18
11.3.2.2. Adsorption sur un semi-conducteur 19
11.3.2.3. Définition du potentiel de surface 20
11.3.2.4. Evaluation du potentiel de surface 21
11.4. Méthodes de mesure 24
11.4.1. Mesure absolue du travail de sortie 24
11. 4. 1.1.
La méthode tnermoélectronique 24
11. 4. 1.2.
La méthode photoélectrique 25
11. 4. 1.3.
La méthode par émission de champ 25

PAGES
11.4.2. Mesure des variations du potentiel de surface 26
11.4.2.1. Notion de potentiel de contact 27
11. 4. 2. 2. La méthode du potentiel retardateur 27
11.4.2.3. La méthode du condensateur vibrant 29
11.4.2.4. Les méthodes utilisant un faisceau 30
d'électrons.
CHAPITRE III. 31
MESURE DES VARIATIONS DU POTENTIEL DE SURFACE SUR LE CARBONE VITREUX
111. 1. Les carbones vitreux 32
111. 1.1.
Texture et structure 32
111. 1.2.
Propriétés électroniques 34
111.1.2.1. Le graphite 34
III.1.2.2. Le carbone vitreux 34
111.2. Contamination et contrôle de la surface 35
111.2.1. Adsorption et contamination 35
111.2.2. Spectroscopie Auger 36
111.2.2.1. Emission d'électrons Auger 36
111.2.2.2. Analyse des surfaces par 37
spectroscopie Auger
111.2.2.3. Analyse des surfaces étudiées 37
111.2.3. Diffraction d'électrons lents 39
HI. 3. Mesure des variations du potentiel de surface 40
111.3.1. La méthode du condensateur vibrant 40
111.3.1.1. Principe de la méthode 40
111.3.1.2. Réalisation expérimentale 40
HI. 3. 1.3.
Avantages et inconvénients 41

PAGES
111.3.2. La méthode du Voltmètre Electronique Superficiel et Ponctuel 43
(V.E.S.P.)
111. 3. 2.1.
Principe de la méthode 43
111.3.2.2. Réalisation expérimentale 44
111.3.2.3. Avantages et inconvénients 45
111. 4.
Ensemble expérimental 46
111.4.1. Les échantillons 46
111.4.2. L'enceinte ultra-vide 47
111.5. Résultats obtenus 48
111.5.1. Variations temporelles du potentiel de surface 48
111.5.1.1. Influence de la contamination 48
111. 5. 1.2.
Adsorption d'oxygène 50
111.5.2. Variations locales du potentiel de surface 52
111. 6. Conclusions 54
CHAPITRE IV.
MESURE DE LA TEMPERATURE ELECTRONIQUE D'UN PLASMA PAR UNE 55
SONDE A PEIGNES
IV.1. La sonde plane à anneau de garde 56
IV.2. La sonde à peignes 57
IV.2.1. Principe 58
IV. 2.2. Réalisation 60
IV. 3. Ensemble expérimental 62
IV. 3.1. Le caisson à plasma 62
IV.3.2. Le V.E.S.P. du caisson à plasma 63
IV.3.3. Procédure expérimentale 64