Modélisation des phénomènes physiques intervenant lors

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Modélisation des phénomènes physiques intervenant lors de l'émission électronique
sous haute tension sous vide
Benjamin SEZNEC
Début de la thèse : Octobre 2014
Pôle : ECo2
Encadrement : -Tiberiu MINEA (LPGP)
-Philippe DESSANTE
-Philippe TESTE
Thème : Décharges et arcs électriques
École doctorale : EDOM
Université de rattachement : Université Paris Sud

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Contexte de la thèse
Protéger : Isolation haute tension sous vide
Dans des instruments comportant de la haute tension, le vide est
utilisé comme isolant électrique. Cependant des décharges
surviennent causées par des processus d’émission d’électrons.
Contrôler : Emission électronique pulsées
Emettre des paquets d’électrons de haute densité peut être
intéressant pour des applications telles que l’alimentation des
accélérateurs utilisés pour les sources de rayons gamma ou X utilisées
pour la radiothérapie.

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Un exemple d’applications intéressantes:
générateur haute puissance d’ondes hyperfréquences
extraction
Entrée HF Sortie HF
Cavité
résonnante
cathode Contre
électrode
Interaction
onde
faisceau
solénoide
accélération
anode
Puissance augmentée en envoyant des paquets d’électrons
Régime de tension pulsée
Objectif : Description de l’extraction des électrons de la cathode

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Emission d’électrons
•Haute tension entre les électrodes
•Renforcement du champ (β) au niveau des
rugosités, par effet de pointe
•Augmentation du courant électronique
•Chauffage de la micropointe (effet Joule)
Emballement thermo-émissif, Vaporisation de la micropointe,
ionisation de la vapeur métallique, plasma, passage à l’arc
▶ Etude de l’émission électronique en effectuant un bilan thermique de sorte à
éviter l’emballement thermo-émissif

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Intérêt d’utiliser des pulses de tension
Hypothèse: On définit la tension de claquage comme étant la tension pour laquelle on atteint la
température de fusion du métal.
Régime continu Pulses
VDC
Tfusion
Claquage
VDC
1 2 3 t, ns
durée très inférieure (ns) au temps
caractéristique de diffusion thermique
dans la pointe
T<<Tfusion
Pas de
Claquage
Pour atteindre la température de fusion en régime de tension pulsée, on peut augmenter la
tension appliquée.
Courant émis plus important
Tension
appliquée
Température