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Siège social - 31, av. de la Division Leclerc 92260 Fontenay-aux-Roses - Standard [phone] - RCS Nanterre B 440 546 018
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T H E S
E
Développement d’un chargeur à
décharge couronne pour la mesure à
10 Hz de la concentration d’aérosol
atmosphérique
Assia BOUAROURI
Décembre 2014
ISRN/IRSN/2015-180
Laboratoire de physique et de métrologie des aérosols
T H È S E

1
UNIVERSITÉ PARIS-SUD
ÉCOLE DOCTORALE 288 :
ONDES ET MATIÈRE
Laboratoire de Physique des Gaz et des Plasmas
THÈSE DE DOCTORAT
Physique
par
Assia BOUAROURI
Présentée par :
Date de soutenance : 12/12/2014
Devant le jury composé de :
M. Lucien DASCALESCU, Pr. Rapporteur
Professeur à l’Université de Poitiers
M. Alfred WEBER, Pr. Rapporteur
Professeur à l’Université de Clausthal
M. Fréderic BOUILLAUT, Pr. Examinateur
Professeur à l’Université Paris Sud
M. François GENSDARMES, Dr Examinateur
Chef de laboratoire à l’IRSN
M.Denis BOULAUD, Dr. Invité
Directeur adjoint à l’IRSN
M.Jean-Pascal BORRA, Dr. Directeur de thèse
Directeur de recherche au CNRS
Développement d’un chargeur à décharge couronne
pour la mesure à 10 Hz de la concentration d’aérosol
atmosphérique

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1
REMERCIEMENTS
Ces travaux de thèse ont été effectués au sein de l’Equipe Décharges Electriques et Aérosols du Laboratoire de
Physique des Gaz et des Plasmas (LPGP). Je remercie Monsieur Gilles Maynard, Directeur du Laboratoire, de
m’avoir accueillie au sein de cette unité de recherche.
Je tiens à exprimer ma gratitude à Monsieur Lucien Doru Dascalescu, Professeur à l’Université de Poitiers et
à Monsieur Alfred Weber, Professeur à l’Institut für Mechanische Verfahrenstechnik de Clausthal, pour avoir
accepté d’être rapporteurs de ma thèse.
Je remercie Monsieur Fréderic Bouillaut, professeur de l’université de paris sud pour m’avoir fait l’honneur
de participer à ce jury de thèse. Je tiens aussi à remercier M. Denis Boulaud directeur adjoint à l’IRSN et
Monsieur François gensdarmes chef du laboratoire de physique et métrologie de l’IRSN d’avoir accepté de faire
partie de ce jury et pour les discussions scientifiques au cours de cette étude.
Je remercie mon encadrement au LPGP M. Nicolas Jidenko et tout particulièrement Monsieur Jean-Pascal
Borra, pour sa rigueur scientifique et ses conseils qui m’ont permis de progresser et de mener à bien ce travail et
qui depuis le début m’a aidé, orienté et soutenu jusqu’à l’achèvement de la rédaction du document.
Mes remerciements s’adressent également à l’IRSN pour avoir cofinancé cette étude.
Je remercie les personnes que j’ai eu le plaisir de côtoyer au laboratoire et à Supelec Rémi, Leila, Sabrine,
Zeina, Myassa, Azza…
Un grand Merci à Madame Dalila Namane enseignante à l’Ecole Polytechnique d’Alger pour m’avoir donné
goût à la recherche scientifique.
Merci à toi Nacer pour m’avoir toujours soutenu et encouragé et pour ta grande patience
Je remercie ma sœur Abla pour son aide durant ses trois années de thèse et pour sa grande disponibilité.
Enfin, je ne saurais jamais remercier assez mes parents qui ont tout donné pour voir leurs enfants épanouis. Je
dédie cette thèse à toi seul Papa.

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TABLE DES MATIERES
REMERCIEMENTS .......................................................................................................................... 1
TABLE DES MATIERES ................................................................................................................. 2
LISTE DES FIGURES....................................................................................................................... 7
LISTE DES TABLEAUX ................................................................................................................ 14
LISTE DES SYMBOLES ................................................................................................................ 15
INTRODUCTION GENERALE ..................................................................................................... 19
I. ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE ....................................................................................... 23
I.1. Introduction .................................................................................................................. 23
I.2. Les décharges électriques dans l’air à pression atmosphérique ................................... 23
I.2.1. Généralités sur les plasmas .............................................................................. 23
I.2.2. Les décharges pré-disruptives .......................................................................... 27
I.2.2.1. Mécanismes de formation des décharges ....................................................... 27
I.2.2.2. Topographie du champ électrique géométrique ............................................. 30
I.2.2.3. Influence de la charge d’espace ..................................................................... 31
I.2.2.4. Décharge pré-disruptive négatives ................................................................. 32
I.2.3. Ions produits par une décharge pré-disruptive dans l’air à pression
atmosphérique ......................................................................................................................... 35
I.2.3.1. Propriétés........................................................................................................ 35
I.2.3.2. Répartition dans l’espace inter-électrodes ..................................................... 37
I.2.3.3. Pertes d’ions aux parois par effet des répulsions électrostatiques ................. 39
I.3. Aérosols ....................................................................................................................... 40
I.3.1. Définition ......................................................................................................... 40
I.3.2. Mécanisme de formation des aérosols ............................................................. 40
I.3.3. Croissance de l’aérosol .................................................................................... 41
I.3.4. Propriétés des aérosols ..................................................................................... 41
I.3.4.1. Diamètre ......................................................................................................... 41