RP 182-21

CENTRE
DES
NATIONAL
D'ETUDES
CENTRE
LA
TELECOMMUNICATIONS
CENTRE
DE
RECHERCHE
L'ENVIRONNEMENT
NOTE
SIMULATION
ETUDES
UNIFORMES
TERRESTRE
TECHNIQUE
FAISCEAUX
CONFINES
DE
PLASMAS,
UNE
DANS
PLANETAIRE
PLASMA
IONOSPHERIQUE.
ET
STRUCTURE
DE
PLASMAS
MULTIPOLAIRE
par
Yves
ARNAL
C.R.P.E./P.C.E.
45o45 -
Le
Chef
du
C.
Département
BEGHIN
P.C.E.
ORLEANS
CEDEX
Le
J.
DE
SCIENTIFIQUE
DE
PHYSIQUE
ET
RECHERCHE
CRPE/45
DU
EXPERIMENTALE
DE
EN
NATIONAL
Directeur
HIEBLOT
REMERCIEMENTS
Je
à Monsieur
gratitude
et me
donner
les
Je
m'a
fait
que
Messieurs
de
faire
sur
la
en
BOUCHOULE
jury,
rédaction
les
orienter
FRIC
la
et
PAPOULAR
et
pour
profonde
mes
travaux
à bien.
mener
Monsieur
ma
pour
l'honneur
qu'il
commission
d'examen
ont
voulu
qui
leurs
bien
critiques
ainsi
accepter
pertinentes
du manuscrit.
remercie
collabore
j'ai
a su
qui
de présider
acceptant
partie du
qui
de
moyens
à exprimer
d'abord
STOREY
remercie
Je
avec
tout
tiens
tout
Monsieur
particulièrement
étroitement
tout
au long
de
ILLIANO
cette
réalisation.
Messieurs
Que
pour
les
travaux
et
son
plus
qui
ont
pour
lièrement
Monsieur
les
tâches
Je
services
HENRY
avec
remerciés
en
commun.
Monsieur
MICHAU
Messieurs
THOMAS
de
leur
expérience
qui
j'ai
eu de
profiter
le
C.N.E.T.
du bureau
personnes
d'études
a assuré
patience
qui
ingrates
remercie
et
frappe
par
les
la
du
réalisation
financement
C.N.E.S.
mais
enfin
techniques,
Le
le
constants,
FROT
de l'installation.
et
remercier
ainsi
marche
assuré
menés
réalisations,
les
la
faire
avons
aussi
diverses
toutes
dans
efficacité
su me
remercie
l'atelier
les
de
soient
et
et
longs
échanges.
Je
et
nous
aussi
Monsieur
particulièrement
fructueux
son
GILLE
que
agréable
et
dévouement
KARCZEWSKI
et
et publications
Il m'est
pour
DEBRIE
de
(conv.
avec
ô combien
de
ce
cette
67 -
et
qui
particu-
à la bonne
et Madame
REVIL
ont
de
efficacité
nécessaires
Mademoiselle
C.N.E.T.
tout
que
et
apporté
FOULON,
concours
leurs
document.
installation
C.N.E.S.
264
de
Aff.
simulation
659363)
le
a été
C.N.R.S.
I
PLAN
INTRODUCTION
I.
sur
Considérations
en
la
des
simulation
plasmas
spatiaux
laboratoire
1.1.
du milieu
caractéristiques
Principales
ionosphérique
1.2.
Problèmes
plasmas
1.3.
II.
posés
en
des
générale
et
mis
moyens
des
caractéristiques
1
P.
8
P.
15
P.
18
des
simulation
laboratoire
Description
Description
la
par
P.
en
oeuvre
dispositifs
expé r iment aux
II.1.
Chambre
11.2.
Source
et
accessoires
à plasma
11.2.1.
Généralités
P. 22
1 source
à plasma
de
diffusion
P.
22
2 source
à plasma
de
synthèse
P.
23
P.
27
P.
27
P.
32
P.
35
P.
40
P.
45
confinement
P.
48
II.1+.1.
Introduction
P.
48
II.1+.2.
Réflexion
P.
49
II.1+.3.
Choix
P.
51
11.2.2.
et
Description
de
la
source
caractéristiques
de
de
plasma
synthèse
1 ionisation
2 l'extraction
3 la
des
ions
neutralisation
4 caractéristiques
11.3.
et
uniforme
11.4.
d'annulation
Dispositifs
terrestre
du
de production
suivant
Structure
technologiques
l'axe
magnétique
des
de
champ
d'un
magnétique
champ
l'enceinte
de
multipolaire
des
électrons
aimants
et
de
d'un
la
plasma
structure
II
11.5.
et montages
Capteurs
des
qualification
11.5.1.
sonde
La
1 Rappels
de
de
4 Sondes
plasmas
surface
sillage
utilisées -
L'analyseur
11.5.3.
Dispositif
montage
électrostatique
de
la
Sonde
à impédance
sonde
quadripolaire
fréquence
plasma
mutuelle
d'ions
11. 5. 5. Analyseur
à ionisation
des
de
de
structure
inhomogène
Structure
longitudinale
111.1.2.
Densité -
Diffusion
111.1.3.
La
en
la
57
P.
60
P.
61
P.
63
P.
64
P.
65
P.
68
P.
69
P.
72
P.
73
P.
76
P.
76
P.
77
P.
80
P.
83
P.
90
P.
91
P.
91
P.
94
P.
97
chambre
l'absence
111.1.4.
Injection
du
faisceau
électronique
température
le
dans
confinement
111.1.1.
dans
quadripolaire
obtenus
plasmas
plasma
de
Bayard-Alpert
de masse
11. 5. 8. Spectromètre
Faisceaux
P.
à prismes
magnétiques
111.1.
53
à potentiel
de masse
11. 5. 6. Spectromètre
Caractéristiques
P.
ou
retardateur
III.
53
de mesure
radiofréquence
automatique
11. 5. 7. Jauge
P.
électrostatique
11.5.2.
II.5.1+.
la
pour
théoriques
2 Effets
3 Effet
utilisés
d'électrons
chauds
plasma
111.1.5.
Bruit
dans
111.1.6.
Principales
le
plasma
caractéristiques
des
ions
1 Généralités
2 Plasma
à une
3 Plasma
à plusieurs
population
ionique
populations
ioniques
III
111.2.
Plasma
sur
uniforme
un
grand
présence
de la
structure
111.2.1.
Durée
de
111.2.2.
La
vie
densité
de
des
et
volume
en
confinement
électrons
La température
111.2.4.
Injection
le
plasma
111.2.5.
Le
facteur
111.2.6.
L'aspect
111.2.7.
L'influence
électronique
chauds
d'électrons
de bruit
et
la
champ
stabilité
99
P.
100
P.
102
P.
105
P.
107
P.
109
P.
111
magnétique
axial
statique
P.
dans
ionique
d'un
99
dans
sa répartition
l'enceinte
111.2.3.
P.
Conclusion
Annexes :
1 .
Effet
détermination
magnétron :
du
champ
Bc
de
coupure.
II .
Calcul
de
la
durée
du
flux
de vie
des
électrons
dans
le
plasma.
III .
Références
Calcul
bibliographiques.
Illustrations.
de
gaz
désorbé
lors
du
dégazage.
1
UTILISEES
NOTATIONS
- e
charge
- k
constante
de
-
constante
diélectrique
de
E:0
1,62.10 - 19 C
élémentaire
BOLTZMANN
J/K
1,38.10~23
du
vide
8,85!+. 10 -12 F/m
4
-
:0
constante
-
m
masse
de
M
masse
d'un
p
pression
totale
p
pression
dans
S
vitesse
q
flux
n
densité
-
-
-
-
-
-
d'une
-
-
-
-
d'ionisation
chambre
n
n.,
n ,
manière
v
vitesse
gradratique
V.
1
vitesse
des
vitesse
d'un
T ,
libre
parcours
rayon
de
n :
les
neutres
i :
les
ions
e :
les
électrons
caractérisent,
T
T.,
v ,
thermique
v.,
v
moyenne
ions
du
faisceau
dans
engin
de
longueur
indices
les
générale
moyenne
-
l'enceinte
gaz
vitesse
p
kg
pompage
V�
-
la
v
-À.,
0,911.10 -30
dans
Température
- X
J/s.m ? .K
ion
T
-
10-8
5,67
l'électron
de
de
STEFAN
l'espace
Debye
entre
moyen
giration
fréquence
de
plasma
pulsation
de
plasma
i
particules
et j
p
p.,
f
-
ou
fréquence
angulaire
0)
wH
pulsation
hybride
haute.
0)
-
V..
pulsation
gyromagnétique
fréquence
de
collision
00
entre
wbi
particules
i
et j
2
-
a..
ij
- J
-
D
section
efficace
densité
de
entre
collision
i
particules
et
courant
de
coefficient
-
de
D
diffusion,
e
libre,
D a
ambipolaire
et
courant
de
décharge
et
courant
de
filament
de
cathode
et
courant
de
filament
de
neutraliseur
au
potentiel
V, d I, d Tension
V�
IF Tension
V
I Tension
-
-
V
Tension
d'accélération
Tension
de
ions
des
a
-
grille
V
- (f
potentiel
de
sortie
potentiel
plasma
potentiel
flottant
d'un
métal
V
V
-
V
tension
-
V
potentiel
=
V
de
V -
de
balayage
de
sonde
sonde
par
rapport
V
s
p
-
I
courant
de
-
I
courant
électronique
de
courant
au
potentiel
plasma
courant
de
saturation
courant
des
-
plasma
sonde
sonde
I
-
I+
-
bobines
I
-
T
- F(E)
constante
fonction
de
de
ionique
du
champ
de
magnétique
confinement
temps
distribution
en
énergie
des
électrons
3
Le
formules
quelques
sont
précisées.
pour
les
des
unités
plasmas
que
le
certaines
pratiques
du
M.K.S.A.
pratiques
Bien
calculs,
ou
système
vide ;
où
les
utilise,
unités
grandeurs
sont
employées
p, p,
q,
S.
excepté
cohérentes
M.K.S.A.
système
couramment
n, À,
est
soit
écrites
utilisé
dans
en physique
des
5
INTRODUCTION
Le travail
réalisation
et les
du plasma
sous
favoriser
les
plasmas
des
spatiaux.
le
utilisaient
où
l'expérience
de
ce projet.
et monter
de
de
simulation
où
le
lui
Jusqu'en
1971
caisson
vide
ont
est
La
liquide.
source
à bombardement
extrait
températures
par
les
de
concevoir
associé
par
Cette
l'O.N.E.R.A*
source
retenue
faisceau
des
5,5
à hélium
a été
d'un
générales
volume,
cryogénique
d'obtenir
décharge
conception
conditions
KAUFMAN
type
la
grand
laboratoire.
du
laboratoire
pompage
construite
la neutralisation
principaux
-
l'effet
notre
faisceaux
-
et
de
des
à Palaiseau
a été
Les
au
d'ions
faibles
électroniques.
Les
simulent
a été
pour
du
dans
de
un pompage
par
de
plasma
utile
du
nécessaires
chercheurs
groupe
sein
la métrologie
et
enceinte
électronique
permet
d'un
une
au
1969,
plasmas
à plasma.
utilisée
avec
en
simulation
l'O.N.E.R.A.
très
son
source
imposé
de
de
décidé
préoccupation
à vide,
réalisé
collaboration
elle
a été
première
la
les
à plasma
acquise
adapter
des
physique
la
conception,
chambre
STOREY
embarqués,
l'enceinte
et
car
de
de
la
a été
projet
capteurs
Notre
en
Ce
l'initiative
études
développement
d'une
performances
ionosphérique.
laboratoire
décrit
présenté
de
vitesse
de plasmas
10
4000K
températures,
relative
� n
cm
plasma
V.
vitesse
du milieu
paramètres
densités,
de
produits
ionosphérique ;
� 10
cm
� 3000°K
� T
véhicule
en vérifiant
l'inégalité
«
v.
1 1
*O.N.E.R.A. :
Office
V.
«
National
Aérospatiales
v
d'Etudes
et
de Recherches
m
6
Cependant
la
structure
inhomogène
(doublement
de
la
présentait
un
gros
et de
d'ondes,
polaire
où
nant
capteur.
le
les
mesures
sont
dans
du
le
caisson,
champ
2 mètres
d'un
de
être
pu
avec
La
de
de
des
durée
de
est
inférieur
de
à
où
et
les
mesures
mesures
ont
KAUFMAN.
électrons
été
nettement
sur
cm
à 210
cm ,
de 8 % et
temps
le
Par
dans
stable
de
le montage
dans
multipolaire
source
des
a été
apportée
est
un
certaines
les
- le
plasma
pour
sur
en présence
alors
électronique
-3
terrestre
15 mgauss
- la
population
l'ordre
10
à
magnétique
la
vie
8 10
de
composantes
en particulier
- la variation
valle
les
magnétique
du plasma
densité
environ-
dipôles.
de
de
et quadri-
magnétique
caisson
amélioration
équipée
caractéristiques
variation
petits
confinement
la
champ
électrostatiques
dernière
toujours
augmentation
champ
propagations
conditions
trouvions
à bien
sondes
de
structure
l'enceinte
les
sans
menées
du
nous
Nous
avec
radiofréquences
des
de limiter
l'axe
suivant
distance.
ponctuelles
d'une
a permis
inhomogène
ont
du
distance)
le volume
sur
intégrées
compensation
qui
résiduel
plasma
études
la
de
dipolaire
amélioration
première
fortement
cm de
80
études
les
radiofréquences
a été
faisceau
sur
sondes
Une
simulation
densité
dans
handicap
de
une
d'intégration
de
la machine
maXWl'Î lienue,
grande
un mètre
de bruit
facteur
forte
améliorées ;
est
sur
densité
une
gamme
d'inter-
� = est
n
quelques
millisecondes,
- enfin
homogène
avec
avec
un plasma
la présence
de
la
l'interaction
sensiblement
structure
d'un
homogène
aimantée.
champ
magnétique
est
envisageable
7
Pour
un
ensemble
données
être
équipement
associé
ans
de
à la
chambre
de
développement
Le
Dans
non
tion
par
la
simulation
des
Le
pour
caractériser
tatiques,
sondes
Le
la
chambre
les
dans
de
l'absence
de
et
sonde
deux
particuliers ;
la
précise
faisceaux
de
principales
les
problèmes
enfin
les
les
une
cette
descrip-
simulation.
dispositifs
la
source
utilisés
capteurs
analyseur
électros-
de masse.
plasmas
de plasmas
à
obtenus
inhomogènes
dans
en
confinement,
plasmas
structure
les
sur
et
le
suivant.
spectromètre
III
depuis
spatiaux.
les
en particulier
de
document.
permet
pour
tous
chapitre
structure
de
oeuvre
radiofréquences,
- les
en présence
en
milieux ;
- les
et
plasmas
confinement,
cas
le
rappelons
II décrit
insistant
structure
ces
mis
moyens
est
ce
à savoir,
ionosphérique,
de
chapitre
en
expérimentaux
la
I nous
dans
plasmas
ce travail
du milieu
générale
plasma,
de
traitement
présentée
des
à cet
ajouter
de
fixés,
objectifs
chapitre
caractéristiques
et
décrit
ainsi
la métrologie
plan
le premier
posés
les
remplir
devons
d'acquisition
L'installation
deux
nous
complet
de
uniformes
confinement.
sur
un
grand
volume
9
I -
SIMULATION
DES
Nous
d'un
rencontrées
PLASMAS
et
plasma
dans
éléments
varie
donnons
les
paragraphe
les
valeurs
neutre
l'atmosphère
et
l'altitude,
des
de
résulte
ionosphérique
consitutant
suivant
en
ce
IONOSPHERIQUE
principaux
moyennes
typiques
l'ionosphère.
Le plasma
des
dans
LABORATOIRE
MILIEU
DU
définissons
LA
EN
SPATIAUX
CARACTERISTIQUES
1.1. PRINCIPALES
paramètres
SUR
CONSIDERATIONS
l'interaction
dont
la
ionisants
agents
répartition
sont
qui
d'origine ;
due
- photochimique,
au
rayonnement
électromagnétique
solaire,
- corpusculaire,
de
rites
(20
de
d'état
sous
l'influence
avec
les
études
en
au
résulte
du
diverses
-
-
-
vaporisation
des
couches
denses
de
des
météo-
l'atmosphère
km).
variations
des
provenant
à la
due
contact
varient
l'ionosphère
à des
la magnétosphère,
- changement
Il
dû
et protons
d'électrons
précipitations
ou
cosmique
d'origine
que
d'une
champ
les
profils
façon
assez
magnétique
saisonnières zones,
verticaux
complexe
et
terrestre,
diurnes
l'ionosphère
est
60
à
90 km
d'altitude
région
E
90
à
140 km
d'altitude
région
F
équatoriale.
400
km
la
environ
dans
latitude,
à latitude
Pour
en trois
découpée
D
à
avec
paramètres
et nocturnes -
région
140
des
la
zone
donnée
les
couches
10
Neutres
- la
en
moyenne
pression
densité
des
fonction
neutres
(1)
figure
de
l'altitude.
relié
n est
la
représente
La
variation
de
la
concentration
à la pression
la
par
en
relation
n
n
n
p
(em )
densité
(Torr)
pression
T(°K)
température
d'équilibre
On
caractériser
peut
(m) et la fréquence
À n-n
par les relations
moyen
parcours
ou s
) donnés
neutres
les
de
le
par
collision
libre
(Hertz
v n-n
=
* n-n
V
D
diamètre
(m)
v (m s
de
moyen
) vitesse
0,26
mm
enceinte
le
1,7 km
à vide
dans
le
de
titude,
et
On
la présence
note
donnée
neutre
l'atome
considéré.
le
km
et
les
couches
moyen
parcours
d'altitude.
Dans
de
permet
de
régime
varie
une
considérer
fluide
quasi-
contraire.
composition
par
les
des
courbes
de
supérieures
et
l'hydrogène
employée
km
et un
L,
À
sous
Dans
libre
L ce paramètre
»
si
300
photo-dissociation
à la
l'unité
1,3
n n v n
d'azote
due
sont
tt D
d'oxygène,
(NO)
présentes
60
dimension
cas
1,2
l'ionosphère,
- la
est
de
entre
moléculaire
régime
continu
à
l'atome
moyenne
Dans
de
=
n-n
Tf 12 n
est
le
est
neutres
représentées
du
les
l'ionosphère,
sur
la
de
rayonnement
espèces
l'al-
figure
de monoxyde
atomique,
l'action
fonction
d'azote
solaire.
seules
l'hélium.
Torr,
rappelons
que
1 Torr
=
(2).
133 Pascal
11
de
Densité
- La
de
le profil
n
et
les
la
La
concentrations
employée
est
moyennes
et
des
valeurs
les
cette
courbe
est
plasma
n
densités
nous
typiques
de
Dans
n.
=
a
=
=
ce taux
la
très
moyennes
et
moyenne
qui
le taux
implique
d'ionisation
1,4
n
de
sont
l'ionosphère
l'ordre
de
T
électronique
l'agitation
thermique
électronique
est
(°K)
à l'état
deux
comprend
une
grandeur
d'équilibre.
parties
population
principale
où
relier
quadratiques
on
peut
v
moyennes
densité
la température
par
données
8 kT
de
les
n
qui
aux
de
v e
a une
vitesses
relations
1/2
=
1,5
8 TF kT M e
1/2
3 kT
v
+ une
isotrope
principale
dont
n ,
10
différentes ;
maxwellienne,
v
ce
n
dans
population
+ une
répartition
définir
plage
111.
neutre
on peut
n ;
la
électronique
caractérise
l'ionosphère
densités
représente
communément
figurer
rencontrés
électriquement
- La
température
qui
faisons
d'ions
types
principaux
Température
statistique
qui
l'unité
de volume,
n + n
Les
électronique
statistique
grandeur
unité
par
densités
représente
cm .
Un
l'égalité
une
(3)
figure
ionisées,
particules
est
la
-3
le
variation
des
sur
représentée
densité
Sur
de
courbe
densité
n..
ionique
plasma
la
densité
soit
population
est
10 cm-3.
1,6
= TI m el
10 a
suprathermique
10
fois
plus
(photoélectrons)
faible
que
la
densité
a
12
Les
les
de
plages
l'altitude
variations
et le
111,
l'énergie
de
flux
(5)
représentent
la température
de
moyen
respectivement
suivant
électronique
en
fonction
de
sont
définies
en
photoélectrons
121.
de Debye -
Longueur
- Deux
des
physique
plasmas
à l'équilibre
fondamentales
caractériser
pour
de plasma
Fréquence
grandeurs
+ la
liée
et
(4)
figures
de Debye
longueur
du milieu
statistique
collectif
l'aspect
électronique
(effet
du milieu ;
(cm)
À
écran)
donnée
est
par
la
relation,
1/2
k T
,e
1.7
À = 0n 2e e
e
+ la
électronique
oscillante
w
caractérise
qui
à une brève
angulaire
au pulsation
dynamique
du milieu
fréquence
la
donnée
excitation)
2
w
=
n e
p
Notons
que
nique
w
la pulsation
p et
ionique fi
e
d'un
=
cause
du
rapport
la pulsation
de
l'ionosphère
les
2 mm
et
plasma
2 cm pour
de plasma.
des
masses
1/2
1,8
w
les
comprend
pulsations
électro-
relation
w
p
de
longueur
de
l'ordre
ces
1 ,9
+ Q p 2
à la pulsation
variations
la
relation
p suivant
ta o 2
A
la
plasma
(réponse
m
plasma
la
par
de
de
2
électronique,
paramètres
de Debye
10
et
1 et
sont
on
w
assimile
souvent
�
Dans
to
entre
comprises
10 MHz
pour
la
fréquence
13
Collisions
- Les
sont
de
excessivement
l'état
(ionisation,
et
collisions
de
phénomènes
les
diffusion.
à savoir
collisions,
collision
v
v
e-n et
qui
e-i
v
calculées
de
diffusion
a
de
la
est
la
vitesse
section
des
=
cf
en
efficace
électrons v
+ modèle
de
ici,
de
échange
ce
que
caractérisés
sont
en
modification
par
des
dernier
type
de
électrons-ions.
sont
phénomènes
+ modèle
où
présentons
l'ionosphère
se traduisent
qui
électrons-neutres
Ces
avec
dissociation,
élastiques
ne
dans
inélastiques
excitation,
Nous
rencontrés
collisions
collisons
nombreux ;
interne
charges...)
de
types
n
suivant
par
des
les
fréquences
modèles
de
différents.
v
1,10
n e
collision
élastique
qui
est
fonction
IM-
e
de
=
collision
coulombienne
141
2,7
vei
1,11
10 -5 n 3/2
e
La
de
fréquence
collision
v e = v
Les
collisions
des
.masses
ions
car
la
v
totale
électrons
fréquence
en
v.
donnée
est
somme
1,12
+ v. el + v. le
sont
V.
la
par
couramment
reliée
est
vu
négligées
n. la fréquence
v .
le rapport
par la
relation
m
le -
La
fréquence
l'ionosphère
quant
maximum
à la
de
collision
de
de l'ordre
de
ei
électron-neutre
et présente
fréquence
M
une
valeur
collision
100
Hz
vers
de
décroît
10 kHz
électron-ion
400
km
constamment
à 150
elle
d'altitude
km
dans
d'altitude ;
passe
151.
par
un
14
du
champ
magnétique
terrestre
- Le
champ
magnétique
terrestre
Action
toires
des
La
force
par
la
ionisées
particules
sur
magnétique
relation
une
et
particule
=
Deux
de
e
autres
de
le milieu
vitesse
v
anisotrope.
est
donnée
1,14
(v A B)
de
peuvent
giration
être
définies
pour
résulte
ions
que
sont
les
ol
be
= -
effets
du
totalement
ou
de larmor
1,15
= -
+ la pulsation
les
fait
chargée
grandeurs
rayon
P
sur
ce
trajec-
charge,
+ le
Il en
de
les
classique
Fb
un type
rend
modifie
gyromagnétique
B
1,16
m
champ
différents
terrestre
comme
sur
les
le montre
électrons
le tableau
ci-dessous.
TABLEAU
1 - RAYONS
DANS
DE
GIRATION
L'IONOSPHERE
ET
GYROFREQUENCES
et
15
- La
un
par
champ
tenseur
les
dit
les
où
magnétique
de plasma
et
et
où
la
les
un
sont
montrer
décrite
l'absence
qu'en
Dans
scalaire.
molécules
on peut
négligées
+ B = 0 la
d'après
e est
est
anisotrope
délicats
plus
permittivité
froid"
"plasma
collisions
sont
calculs
la
du milieu
permittivité
de
un modèle
considérées
immobiles
141
devient
permittivité
nulle
= w
pour w
relation
2
w
1 -
e =
+ B 0
la pulsation
est
de
0 la
résonance
1,17
-|w
s'annule
permittivité
haute
hybride
donnée
pour
w
par
=
+
wbe
U)TT H U) p
de
Avant
qui
terminer
ce paragraphe
sur
embarqués
satellite
Vitesse
suivant
En
que
c'est
cette
comparant
trons
mise
2
10 5 m.
en
ou
des
vitesse
At
relative
� 1 ms.
ions
situ
par
des
phénomènes
capteurs
un
satellite,entre
vitesses
7
le
dans
engins
10 2 m.
au plasma
rapport
par
plasma
est
2 et
8.10
cinétiques
comprise
m. s
des
moyennes
s-1 l'inégalité
élecest
ci-dessous
dans
introduit
des
valeurs
intégrées
à la
vitesse
de
couche
donnée,
de
mesures
un
sur
l'engin
il
effets
les
part
des
une
1,19
V E « V e
II.5.13.D'autre
sont
portionnelle
locale
in
plasma
certains
préciser
évidence
au paragraphe
temps
ou
aux
vitesse
s
et
devons
l'engin
des
fusée
v. «
Cette
de
vitesse
une
1,18
fusée.
relative
La
le
teste
lorsqu'on
apparaissent
nous
qui
= m
V .At.
des temps
dont
effectuées
espace
1 =
faut
sillage
de
Pour
on
pendant
longueur
effectuer
de mesure
parlera
un
1 proune
mesure
tr�s brefs
16
entre
Interaction
le
de l'engin
Dans
particules
dit
potentiel
de
l'effet
des
La
et
chargées
et
de
à une
distance
de
la
longueur
la
structure,
les
un
marqué
que
de tension
fuyante
de
l'ordre
"recul"
le
cette
le potentiel
courant
constant
PROBLEMES
DANS
DE
POSES
capteur
embarqué,
ont
vers
Etats
AL'PERT
1101
vers
1121,
et
les
tions
du plasma
des
sondes
la
que
retour
sur
est
structure
à la
par
sonde
électrostatique.
en prenant
de
comme
référence
pro-
plus
surface
161 a montré
par
en
d'autant
Ce phénomène
LA
SIMULATION
'
DES
1965
181,
conl'écart
que
de masse
ILLIANO
de
potentiel
ré-
à
polarisée
PLASMAS
EN
LABORATOIRE
pour
des
des
la même
expériences
l'interaction
par
à l'origine
Elles
au Japon
de la
furent
par
KAVAI
d'un
a un
rapport
simulation
et
plasma
expériaux
développées
191,
corps,
en Russie
par
théorique.
l'aspect
France
de
en mouvement
ionosphérique.
sous
intenses
démarraient
de
effet
dite
grande
collectés
Cet
expérimentales
années
SELLEN
En
d'ions
PAR
satellite,
les
par
plus
capteurs
le plasma.
études
du milieu
Unis
bien
150 mV.
sonde
les
disposer
ENCEINTES
Les
mentale
d'une
rayonnement.
de
difficulté
dans
GRANDES
été
mesure
de
par
courants
GODARD
grand.
être
peut
férence
1.2.
est
au
km),
aux
potentiel
surface
(3000
par
de
le
la
déformée
courants
modifier
de
à un
les
signe
toute
171 a contourné
De plus
AV.
est
exposée
mètres,
quelques
de
gaine
se porte
altitudes
en
structure
perturbe
gaine
nécessairement
de potentiel
recul
Cette
et opposés
rapport
de
de
structure
structure
impose
d'une
la
hautes
du milieu.
Debye
de la
ductrice
gaine
peuvent
capteurs,
voquant
la
égaux
de
à de très
la
structure
s'entoure
engin
surface
par
la
capteurs
flottant".
émis
photoélectrons
présence
la
"potentiel
sillage,
et
tout
l'espace
et
plasma
études
sur
applications
au
époque
acquises
ionosphérique
1131
la production
dans
la
propulsion
C.E.A.,
facilitèrent
1141.
de
1111
les
faisceaux
électrique
et
premières
à l'ONERA
simula-
17
Ces
vitesse
à étudier
truments
De
plasma.
mes
dans
donnée,
en
ce
utilisés
une
et
telles
installations
caractériser
pour
- l'enceinte
Le
conditionnés
teur
sans
de
par
similitude
et
de
de
longueurs
l'enceinte
de
Cette
est
En
aux
géométries
Les
de
groupe
capteurs
l'enceinte
sont
considéré
des
comme
un
capteurs
dimensions
»
1 cm
on
que
plus
grande
la
sont
Dimension
obtient
fac-
traduites
du
capteur
un
rapidement
un
maxwellien
des
conduits
a retenir
pour
la
une
par
critère
diverses
que
le plasma
développé
constante
par
»
À
rayon
T
le milieu,
sondes.
ionosphérique
LITTLE
de
nous
de
collectrice
être
pas
1151
de
d'épuisement
T
de temps
dans
surface
doivent
les
de temps
électrons
ne
plasma
sévère
plus
constante
que
du
collectés
utilisant
quilibre
de
pouvoir
électrons
d'autant
à dire
être
magnétique,
être
doit
de
courants
est
dense.
consiste
doit
les
condition
peu
problè-
1 m.
de
par
de
à vide,
enceinte
géométrie
l'enceinte
Debye
+ Les
perturbés
la
important.
Rayon
les
nombre
suivante :
l'inégalité
Pour
certain
le
principaux :
imposer
trop
ins-
à vide
aspects
cela
pour
les
placés
caractériser
pour
champ
de
plasma
plasma.
+ le plasma
infini
du
de
jet
sont
éléments :
contrôle
volume
trois
par
un
posent
le
ou
utilisés
divers
à plasma,
source
à vide,
capteurs
les
un
génèrent
enceinte
les
concerne
qui
de pompage,
simulateurs
retour
qui
plasma
à l'é-
sommes
100
cm un
volume
3 m3.
+ La
densité
homogénéité
possible.
Dans
du
donne
veine
faisceau
loignement
le milieu
par
est
une
de
cas
plasma
à la
source.
beaucoup
plus
homogène
de plusieurs
considérations
m .
doit
la meilleure
présenter
de plasma,
la
la
section
croît
A quelques
mètres
d'un
rapport
Ces
enceinte
le
de plasma
jet
dont
qu'à
faible
imposent
en
divergence
avec
du générateur
distance.
général
une
l'é-
18
La
critères
de bon
de
qualité
-
à faibles
des
technologie
- traitement
de
la
chambre
et
elle
doit
des
informations
être
de
Torr.l.
10
tout
vide
La
de
est
surface
de
dégazage,
approprié.
des
faibles
doit
capteurs
étanches
être
adaptés
aux
H.F.,
H.T.).
courants,
caractérisé
secondaire
s
autoriser
correspondant
au bon
la
chambre
un
grosse
aisé,
transferts
flux
de
donnée
par
la
q de
gaz
de
pression
de
capacité
fonctionnement
une
S(l.s )
pompage
une
par
pour
dans
de
vitesse
taux
de pompage
en garantissant
Torr.
de
de passages
(signaux
- Il
en
à des
répondre
joints,
le montage
pour
munie
Groupe
pompage
doit
chambre
vide :
- matériaux
L'accès
la
des
l'ordre
sources
10
quelques
relation
1161
S = q/p
doit
du
être
dans
est
groupe
de l'ordre
conditions
très
aussi
des
dégazage
ces
divers
1 ,20
de
la
10
l.s .
absorber
appréciée,pour
éléments
de
chambre
L'efficacité
tous
les
(capteurs,
flux
de
source
câbles,
parois).
- Le
des
de
pressions
sur
lantes
tains
les
capteurs.
En
effet
les
surfaces
Cet
de longues
critères
être
pris
en
des
technique
d'excellente
très
qui
de l'ordre
faibles,
forment
le
perturbe
des
couches
développé
au
paragraphe
doit
présenter
un
fonctionnement
que
dans
le
l'investissement
choix
et
iso-
de
fonctionnement
sera
Notons
avec
qualité,
cer-
11.5.12.
nûr
du pompage
le
et
les
fonctionnement
considérations.
caractéristiques
1171.
être
hydrocarbures
concernant
L'étude
nition
il
durées.
financiers
doivent
ce
aspect
Enfin
pendant
doit
d'hydrocarbures
partielles
Torr.
10
"vide"
du
choix
de
la
du
groupe
chambre
on
de pompage
fait
l'objet
et
la
défi-
d'une
note
19
La
à Plasma
source
La
fonction
+ de produire
sont
principales
source
dont
plasma
à celles
analogues
+ de
un
la
de
principale
les
rencontrées
caractéristiques
dans
le mouvement
reproduire
est :
l'ionosphère.
relatif
plasma
véhicule.
Ces
un
par
source
de
type
de
source
conditions
synthèse
forcée
d'un
sont
sensiblement
à cet
d'ailleurs
développé
de
plasma
neutralisation
deux
181.
Ce plasma
faisceau
est
d'ions
remplies
effet
qui
est
obtenu
par
la
extrait
d'une
la
chambre
d'ionisation.
un
Cependant
ne
sont
pas
toujours
certain
atteintes
ces
par
+ l'homogénéité
+ la
de
la population
pressions
avec
la
des
faibles
neutres
grande
structure
de
que
est
h � 200
un
sont
pas
ceux
de
plasma
la
délicat
verrons
comme
des
définir
plus
au paragraphe
Nous
électrons
et
leur
population
111.14.
sur
Il
une
est
Debye
verrons
nous
chauds,
faut
et
les
est
noter
électronique
distance
incompatible
au paragraphe
chauds,
verrons
énergie
D,
km.
densité
de
couche
d'énergie,
principale.
la
la
d'électrons
à obtenir.
isotropes
population
de
longueur
d'électrons-volts
maxwellien
toujours
de
présence
difficile
toujours
dans
est
dizaines
la
de
densités
pour
faisceau
+ la
quelques
en
suprathermiques
ionique,
composition
+ l'homogénéité
plus
densité,
principale,
+ les
beaucoup
caractéristiques
sources :
d'électrons
présence
+ la
faibles
de
de
nombre
et
111.11.
de
isotropes,
de
faible
l'on
que
cependant
assez
que
densité,
peut
ils
proche
dans
comme
injecter
ce
nous
ne
de
cas
le
il
20
+ les
ne
sont
jamais
mobile
et
la population
de
du pourcentage
de
ces
une
mais
plus
elle
est
à plasma
des
parfois
embarqués.
permet
mais
ioniques,
pose
F
beaucoup
de masse
source
populations
populations
E et
électronique,
spectromètres
dans
gaz
couches
présente
phénomènes,
certains
à plusieurs
un mileu
simulation
nombreux
de plusieurs
L'introduction
trôle
l'étude
pour
de
de
responsable
nécessaire
d'obtenir
celle
que
des
ioniques
Cette
reproduites.
d'intérêt
moins
populations
le
con-
assez
problèmes
complexes.
+ les
(10 2 a
ne
nocturne),
densités
ces
la
10 3 dans
couche
sont
la
gyrofréquence
f ,
De
dans
l'ionosphère,
F
couche
couche
Enfin
caractéristiques
D
la
source
techniques
éléments
qui
de
neutres
et
en
aux
laboratoire.
limites
en haut
de
de
la
avec
général
le bon
synthèse.
doit
la
simulation
et
de modulation
de
pour
de plasma :
durée
de
vie
de
de plasma,
reproductibilité
faciles
certaines
présenter
fonctionnement
oeuvres
de
pour
à la
supérieure
plasma
Torr)
que
certains
le
paramètres,
démarrage,
et pour
intervention.
Contrôle
Le
installations
gauss,
Dans
le
rent
car
tivement
10 000°
sur
cas
il
du
champ
contrôle
de physique
T �
e
chauds
de
de
la
+ possibilité
toute
des
faciliter
pour
en
en
utilisée
conditionnent
+ mise
simulé
Notons
est
f
10-2
en période
sources.
incompatibles
à plasma
+ stabilité
divers
(p ^
ionosphérique
altitude
ces
par
pressions
sont
sources
haute
rarement
les
Torr),
des
a très
du plasma
électronique
cas
plus
la
(p � 10
fonctionnement
D ou
extrêmes
accessibles
pas
du plasma
fréquence
densités
un
de plasma
faut
faible
des
réduit
type
annuler
(0 -
consiste
K à créer
volume
1 G)
magnétique
plasmas
dans
plus
un
champ
où
a lieu
ionosphérique,
le
champ
suivant
local
une
la majeure
denses
n ^
de
magnétique
pour
pouvoir
direction
des
10 cm
et plus
quelques
l'interaction
le problème
partie
dizaines
champ-plasma.
est
en
très
créer
souhaitée,
et
difféun
rela-
ceci
21
dans
un
volume
opération
qui
n'appelle
cependant
des
précautions
de
tourage
la
l'infrastructure
des
bobines
locale
les
mieux
Les
en permanence
milieu
connu
peut
de
la
être
rôle
de
réalisée
à effectuer
Il
la
théorie
expérimentalement
pour
sion
la
suivant
avancer
et
dans
réponse
un
un
l'étude
pour
rendue
et
K)
sources
être
capteur
à un
simple
un
expérimentateur
les
capteurs
du
Cette
condition
des
est
connue,
v
paramètres
le
les
suivant
hypothèses
soient
bien
vérifiées
homogène...),
de
méthodes
sim-
dépouillement
avec
rapidement
plasma
aux
adaptés
de mesure,
B = 0,
= 0,
des
mieux
domaine
toutes
développer
le
nécessaire :
que
infini,
caractériser
affichage
d'un
capteur
on
a pu
de bonnes
à plasma
favorablement
Ce
ou
des
des
plasmas
une
préci-
dans
dont
on
le
comportement
il
faut
a fait
aspect
conditions
générales
est
interpréter
d'ailleurs
de
simulation
mieux
contrôlés
l'étude
Nous
prendrons
deux
exemples
méthodes
pour
s'affranchir
surfaces
des
précisions
envisagée.
connaît
donné,
a trouvé
définir
le but
on
car
complexe
des
capteurs
démarche :
on
des
assez
double
précise.
longue
quand
dont
réel.
plus
cette
est
de plasma
sources
de pollution
avec
a
implantation
et
ce problème
beaucoup
analyseurs,
(500°
et
études.
fait
dans
argumenter
effets
magnétiques,
certaines
compte
s'assurer
plasma
des
les
modèle
des
réciproquement
a été
l'en-
raisonnable.
en présence
théorique
choisir
caractériser
En
toujours
donc
(plasma
pouvoir
relative
est
du
- de
ples,
seul
en tenant
- de
lesquelles
à fournir
un
de
est
capteurs
effectuer
par
- de
mesures
des
façon
il peut
à plasma.
source
dans
une
réaliser
pouvoir
nécessite
matériaux
pièces
Cette
capteurs
plasma
ne
pour
chambre.
complexes
des
des
exclusion
la
adaptées.
Le
où
très
choix
au
quant
avec
chambre,
calculs
de
pas
de
à celui
comparable
important
des
des
sondes
températures
(± 5 %).
d'obtenir
des
De
électrostatiques
électroniques
ce
faibles
fait
l'étude
températures
faibles
des
a pu
22
à impédance
générales
magnétique,
mutuelle
de
l'analyse
n'a
simulation
bonne
été
se
homogénéité
détaillée
possible
sont
de
des
que
améliorées,
la
densité
réponses
lorsque
les
(abscence
de
sondes
conditions
de
électronique).
champ
23
DESCRIPTION
1.3.
Nous
utilisés
la
pour
DES
GENERALE
dans
précisons
simulation
MIS
MOYENS
et les
EN
OEUVRE
ce paragraphe
les
matériels
motivations
principales
de
nos
choix.
- la
rement
en
réalisé
La
Ce
an,
par
grandes
qui
totale
entrainaît
être
pouvait
+
un
de
fournisseur
la
de
le
de
un
une
du
chambre,
était
solution
à
de
ces
deux
y est
choix
a été
et
cryopompes
exempt
d'hydrocarest
d'hélium
de
10-8
2000
liquide
1
façons :
fluide
chez
cryogénique
d'hélium
liquéfacteur
et
liquide
d'un
gaz.
la
retenu
deuxième
calcul
société
en
de
de
solution
liquide
du
génie
la
en
être
la
les
pour
pose
et
vide
des
toujours
laboratoire
en
à
cinq
d'oeuvre
du
celui
de
l'installation
que
ans
de
18),
l'ensemble
l'investis-
liquéfacteur,
à
correspondant
usuel)
pompage
une
sous-traitée
1181,
de
capacité
facteur
maîtrise
et
groupe
montrait
1969
amortie
pompage,
identique
(chambre
d'un
au
fait
assurant
groupe
classique
développer
d'hélium
transport
sensiblement
supérieure
ouverte.
Ce
l'installation
du
pouvait
+
étant
Le vide
parisienne,
avons
liquéfaction
+
sement
de
pompage
entiè-
pertes...)
+
la
m .
liquide.
de
de
à vide
suivantes :
problèmes,(délais,
de
5,5
limite
fournie
de
+
complète
de
pratiquement
d'un
récupération
chambre
obtenu
consommation
achat
Nous
raisons
de
une
région
la
a hélium
approvisionnement
+
système
est
volume
capacités
du vide
pression
choix
a un
qui
cryogénique
la qualité
1171.
Torr.
pompage
les
par
par
bure
inoxydable
un
par
justifié
aussi
acier
maitresse
pièce
4 aux
les
production
besoins
techniques
d'hélium
immédiats,
d'hélium
du
liquéfacteur
la
possibilité
liquide
était
?.4
la
à
source
d'ions,
Ce
bombardement
choix
a
source
été
de
motivé
études
à
(300°
d'effets
la
divers
2000°
K)
de
types
d'une
source
essentielles,
faisceau
de
type
à
savoir
KAUFMAN.
que
ces
la
de
nécessaires
plasmas
électroniques
températures
simulation
du
modification
diffusion,
milieu
ionosphérique,
de
importante
en
homogène
plasma
présence
confinement.
conditions
par
de
générales
à
l'adjonction
simulation
la
ont
chambre
de
été
deux
magnétiques.
Le
le
compenser
suivant
l'axe
champ
un
inférieures
à
10
une
dans
l'enceinte
1
La
et
suivant
est
6000
de
G.
destinées
et
créer
ramène
compensation
du
l'axe
densité
homogène
Avec
8
ce
à
caisson
des
%
neutres,)
confinement
valeurs
près
et
contre
disposés
les
sur
un
mètre
2
x
(4
divers
nous
magnétique
permanents
dispositif,
caractériser les
et
électrons,(ions
alternée
à
de
dispositif
aimants
polarité
l'enceinte.
Pour
un
petits
de
-
milieu
second
de
espacés,
ont
résiduel
0
bobines
de 7
mG.
intérieures
obtenus
ensemble
entre
compris
champ
composé
régulièrement
un
terrestre
magnétique
Le
multipolaire
est
premier
champ
du
composantes
parois
de
plasma
de
la
sans
production
Les
faibles
dans
améliorées
dispositifs
de
indispensables
magnétique
fondamentalement
faisceaux
sillage,
plasma :
structure
des
l'obtention
-
du
ou
synthèse,
raisons
production
de
+
les
trois
d'un
neutralisation
une
est
chambre
permettent ;
+
à
de
plasma
pour
+
aux
avec
la
équipe
qui
plasma
électronique
source
appelée
a
source
1)
cm
les
plasmas
de
distance.
paramètres
des
les
capteurs
utilisons
x
populations
ci-dessous :
+
population
La
Ces
capteurs
le
dépouillement
il
faut
prendre
font
des
de
des
sonde
électronique
mesures
locales
l'information
précautions
et
électrostatique
du
plasma;
recueillie
à
cause
des
en
l'analyseur
leur
sont
phénomènes
mise
simples.
en
énergie.
oeuvre
Cependant
de
pollution.
et
25
sondes
. les
font
Elles
polaire.
des
des
s'affranchissent
des
L'exploitation
précédents,
mesures
de
effets
résultats
est
pales
mais
complète
à
Ces
potentiel
fait
une
capteurs
masse
mesure
locale
donné.
d'obtenir
les
receuillie
que
du
magnétique.
permet
exploiter
retardateur
solide
L'information
celle
du
princi-
est
très
capteur
précédent.
neutre
population
Jauge
et
riche.
plus
à
angle
robuste
à
délicate
+
un
de
ioniques.
plus
quadripolaire.
avec
appareil
caractéristiques
les
pour
est
il
simple
spectromètre
Cet
volume
métal-plasma.
que
d'énergie
direction
. Le
quadri-
ionique
Relativement
une
certain
contact
obtenue
. L'analyseur
suivant
un
longue
plus
+ population
faisceau
au
gaines
l'information
cependant
sur
intégrées
et
dipolaire
radiofréquences
et
vidcBayard-Alpert
sont
appareils
couramment
de
spcctrom�tre
en
utilisés
masse
du
technique
vide.
Dans
et
d'acquisition
permet
le
par
la
ensemble
conventionnels
décrit
par
et
ailleurs
des
temps
une
console
1
19
ne
données
données,
réel,
un
comprend
nous
des
rapide
en
qui
travail
traitement
saisie
pré-traitement
Cet
de
ce
de
visualisation
pas
à
associé
la
d'améliorer
calculateur
décrirons
précision
les
T
2000,
la
des
un
chambre,
avec
qui
mesures
conditions
les
équipement
de
et
simulation.
périphériques
photo-copie
est
27
II -
DESCRIPTION
II.1.
ENCEINTE
ET
ET
DE
GROUPE
Nous
senté
les
d'hélium
liquide
dont
la
nismes
le
est
volume
de
rotation
et
de
intérieures
à
sec
sur
les
été
billes
après
de
un
fonctionnant
en
Il
est
un
synoptique
de
situé
production
de
simulation.
de
groupe
un
l'intérieur
dans
de
1211.
taux
distance
sont
tout
de
traitées
des
dégazage
et
utilisés,
mécanique
méca-
mouvements
de
spécifiques
vitons
des
déplacement
de
les
pompage
les
par
surfaces
projection
comprend :
mécanique
groupe
une
classique :
deux
pompes
cryogénique
à
Roots,
la
pompe
été
l'armoire
lumineux.
de
dispositif
a
pompage
dans
A
inoxydable
pompe
primaire
turbomoléculaires
parallèle.
Le
groupe
de
acier
combinaison
m
polissage
en
1,1.
le
2,5
joints
dépresseur
-
le
du
verre.
-
palettes,
de
par
réduire
l'acier,
Le
à
pré-
et
chambre
la
autorisent
déplacement
ont
de
l'enceinte
entièrement
est
l'enceinte
Pour
joints
antérieure
l'installation
représente
est
ultra-vide
de
de
(6)
magnétique
qualité
et
de
de
que
m . Elle
5,5
horizontal
plan
communication
performances
ainsi
figure
perméabilité
de
une
1201.
La
Son
dans
et
associé
pompage
EXPERIMENTAUX
DISPOSITIFS
POMPAGE
avons
caractéristiques
de
groupe
DES
CARACTERISTIQUES
réalisé
de
hélium
et
commande
entièrement
contrôle
dont
la
et
azote
de
contrôle
au
laboratoire
face
avant
liquides.
de
tout
1221.
comprend
28
Le
S.
(l -
gaz
ci-dessous
tableau
des
s-1) ) pour
débits
de
10-3
Torr
à
pompage
et
pour
quelques
typiques
Une
(1)
2 :
à
cryosurface
VITESSES
K
4,20
DE
de
POMPAGES
s-1)
S(l -
ne
température
peut
condensation
par
l'hélium.
pomper
vitesses non
des
et
pompes
au
la
de
volume
temps
du
du
flux
instantanée
en
temps
du
V
caisson
S.
1
est
qui
la
par
0 du
de
pompage
de
fuite
la
pression
relation
à
nominales
1161.
de
partir
dans
la
la
mesure
un
pour
pompage
de
reliée
vitesses
à
groupe
enregistrant
système
des
partir
déterminées
sont
de
on peut
à
canalisations
vitesses
constante
flux) ,
constante
des
autres
suppression
de
(Echelon
S.
et
Les
de
Par
calculées
des canductances
expérimentale
donné.
mais
mesurées,
-
la
les
inférieures
pressions
TABLEAU
(2)
donne
gaz
l'enceinte
déterminer
p(t)
de
vitesse
pompage
1161.
V
0
=
T1
La
de
sa
bruit ;
par
deux
ces
conditions
de
10
de
capacité
de
dans
vannes
Torr
pompe
ce
cas
des
les
à
élevée,
pompage
que
le
pressions
quelques
de
groupe
la
10
le
est
cryogénique
la
de
Torr,
qualité
mécanique
à
cryopompe
simulation
et
plus
la
est
l'hélium
dans
pression
utilisée
fréquemment
du
vide
arrêté
liquide
obtenu
et
est
l'enceinte
limite
et
isolé
de
de
cause
l'abser
l'enceinti
Dans
amorcée.
peuvent
de
à
varier
l'installation
2
est
de
l'ordre
d'hélium
12 heures
mentation
est
l'alimentation
des
ou
pour
en
l'étude
La
dans
l'enceinte
une
quand
le
vide
La
se
de
cryogénique
10
Torr
et
est
38 A
de
les
la
nécessitant
deux
dont
liquide
1 par
remplis-
semaine
l'ali-
environ.
turbomoléculaires
pompes
de
pas
la pression
la
seule
limite
être
peut
et
envisagé
débits
gros
délai
la
représente
de
de pompage,
est
l'azote
liquide.
est
courbe
Cette
de
est
(capteurs,
la
source
à plasma.
pour
en pression
moins
le
brutale,
est
câbles),
apèrs
midi
descente
courbe
heures
d'après
de
l'ensemble
deux
alimenter
fin
de
servitude
de matériel
en
400
cryopompe
quantité
dans
à la
démarrage
de
bénéficier
la
pression
la
Généralement
nuit
du
qualité
de masse
vide
dans
la
chambre
obtenu
avec
un
spectromètre
deux
pour
obtenus
de
pressions
une
(x =
aux
présent
spectres
des
par
H
C
fuite
1U,
28,
masses
après
10
les
sont
+ 42, ...
40 A ,
20
A ,
vide
de
l'ordre
A
,
par
est
certain
que
la
qualité
des
spectres
- de
phase
de
la bonne
marche
du
groupe
de
pompage
démarrage,
- de
la propreté
des
surfaces
intérieures,
l'ana-
quadripolaire.
de pom-
jours
limite,
pressions
13,3
estimé
de masse
plusieurs
Torr,
d'argon ;
être
peut
et
partielles
de
36
10
A 36
obtenus
est
fonction :
la
mise
pour
38 isotopes.
Il
la
l'ensemble.
entretenue
d'hydrocarbures
avec
du temps.
un
d'azote
soit
3 1/h,
fonction
(8) montre
page
de
entre
période
d'hélium.
(7)
figure
fait
spectre
figure
l'argon
et
on peut
La
du
Torr,
dans
dégazage
lyse
cas
en
atmosphérique
sous
ce
certaine
chambre,mais
ne
divers
une
pour
hebdomadaire
moyenne
consommation
liquide
de plasma
10
La
est
azote
consommation
litres
80
fonctionnement
travaux
de
de
La
environ.
Dans
l'ordre
Torr.
automatique
Le
pour
10
est
liquide
de
sages
de
surtout
dans
Torr
30
- de
leur
état
A
de propreté.
des
cet
le nettoyage
des
effet
nous
à l'alcool
est
un bac
à ultra
ce paragraphe
terminer
l'on
que
acier
matériaux
les
et
inoxydable,
sons
de
et
l'enceinte,
c'est
quand
cuivre,
possible
pratiqué.
Pour
questions
dans
sélectionnons
tantale,
dans
pièces
mis
composants
mica,teflon,tungstène,
céramiques,
et
la nature
se pose
au
souvent
nous
allons
de
sujet
à deux
répondre
l'utilisation
des
cryopompes :
1) Les
condensation
la
continue
2) Après
à l'air,
les
s'élève
une
fortes
d'hélium
à près
de
La mesure
mêmes
une
que
des
résultats
pompes
la
diminuent-elles
Torr
de
°K.
avons
les
de pompage
peut
en
constater
long
Cependant
de
la
le principe
Pour
donc
fin
que
de
noter
de
des
une
dus
est
d'autorégénération.
épais.
que
lorsqu'elle
permet
se dégradent
d'intervalle
à
transferts
l'expérience
ne
l'argon
semaine
simplement
répondre
seule
varia-
atteindre
condensât
s'autorégénère
ans
une
la température
lors
le
cryopompe
à deux
fonctionnement
transitoires
que
on peut
de
sans
cryosurfaces
à condensation
performances
que
phénomènes
plus
l'absorption
1171.
cryosurfaces
question
ambiante.
confirme
condensât
les
certaines
faut
que
entraînait
°K
de
il
pu
sur
d'autant
vitesses
Le
h
80
de
lors
question
l'enceinte
1/1000
de
se dégradent-elles ?
pendant
dans
et
pompage
montrait
qui
cryosurface
25
de
cycles
à la première
Cependant
de
ces
calcul
blanc
cryopompe
les
de
10-4
de
deuxième
à température
d'affirmer
de
résultant
cryosurfaces
de
d'argon
et nous
sont
liquide,
principe
revient
solide
nombre
Kg
une
"givre"
A la
par
par
réchauffement
léger
les
condensât
de performance.
baisse
un
de
épaisseurs,
pellicule
un
par
du
désorbé
soit
celle-ci
sur
répondu
0,453
à la pression
solide
de
de
de température
tion
grand
avions
cryopompe
continu
un
du projet
l'élaboration
la
gaz
performances
Nous
par
de
condensât
de pompage ?
vitesse
mise
de
couches
en
pas.
donnant
les
31
II. 2. SOURCE
A PLASMA
11.2.1.
Généralités
Avant
présenter
deux
les
rapidement
rencontrer
dans
de
décrire
divers
la
source
de
types
sources
des
- sources
à plasma
de
diffusion
- sources
à plasma
de
synthèse
Nous
distinction
mètres
nous
fondamentaux
dans
les
ions
sont
i %
T
que
les
semble
sensiblement
En
en
température
de
plasmas
justifiée
vitesse
;la
obtenus.
plasmas
),la
vitesse
effet
sont
de
thermique
avec
les
étant
de l'ordre
V.
monocinétique
des
froids
ions
«
V.
L'ionisation
Les
électronique.
électrons
du
émis
décharge
V
est
supérieure
au
seuil
première
le
donne
(9)
maximale
dans
l'enceinte.
n'ont
ioniser
le
se perdre
Des
gaz
sur
dans
les
électrons
en
maxwelliens,sont
distribution
pour
la
rencontre
simulation
dans
essentiellement
un
d'une
double
l'ionosphère.
par
la
pression
de
10 000°
K,
alors
la
et
l'inégalité
diffusion
obtenue
gaz
ces
et
bombardement
accélérés
du
gaz
sources.
créé
plasma
grillagée
l'ionisation
en
nombre
peut
1241.
de
de
présenter
Ces
et
ou bien
volume),
sur
fonction
un
grand
la
celles-ci.
électrons
la
phénomènes
l'enceinte
à e.V )
d
et peuvent
aux
électronique
La
diffuse
chocs
rapport
décharge
L'ionisation
l'anode
par
de
considéré.
(inférieure
population
dans
par
si la tension
le
perturbation
effet
1231
les
neutres
énergie
certain
d'une
Cet
de
et
nombreux
primaires,peu
vitesses.
de
forte
l'enceinte,(c'est
responsables
des
le
traversent
après
électronique
� 3000°K)
cathode
anode
de
para-
diffusion
général
ionisation
cathode
gaz,
parois
dits
ionisent
électrons
le
une
de principe
l'espace
ionisé
pas
schéma
est
par
de
figure
deux
2.2
gaz
la tension
Ces
en
v
par
de
� T
(500
satisfait
de
température
plasmas
les
II . 2. V..1 .Sourcesà plasmas
qui
peut
classons
comparaison
et la
dans
électronique
synthèse
par
ions
des
équilibre
«
v.
lie
dans
les
allons
catégories :
Cette
est
l'on
que
la production
plasmas.
nous
utilisée,
intérêt
comme
sont
tension
de
on
en
contrôlés
de
32
l'a
comme
décharge
HENRY
montré
Les
1241.
caractéristiques
des
principales
plasmas
produits
sont :
-
des
pression
neutres
10 -2 et
entre
comprise
10 -4 Torr,
- densité
- ions
de plasma
varier
pouvant
sensiblement
et neutres
de
en
5.10 7 à
équilibre.
thermodynamique,
- température
électronique
comprise
entre
5000
et
les
pertes
30000°K.
La
sur
les
à cet
pallier
années
et
anodes
les
température
de
l'homogénéité
Noue
une
décrivons
thermodynamique
neutre/ion
magnétique
de
ces
détail
ce
Le principe
d'une
densité
par
des
ions
de plasma
figure
et
chambre
un
plasmas
des
dont
(10)
essentiellement
la
vitesse
donne
par
est
depuis
d'ensemble
le type
Les
leur
identiques
de
le
est
sous faible
le principe
d'ionisation.
principe
en
d'électrons ;
électrons
Il
en
assez
La
puissanc
résulte
élevée
ces
pour
10yi.
au paragraphe
de
II. h .
synthèse
un
faisceau
en
neutralisé
courant
d'ions
et
le neutraliseur.
L'interaction
pression
un
est
celle
sources
d'extraction
toutes
1er. année:;
suivant ;
de production
dispositifs
a amélioré
multipolaire
dispositif
d'ionisation
émetteur
cathodes
technologiques.
II. 2. 1 .2. Sources à plasmas
extrait
de
12511261.
du kilowatt.
confinement
en
plus
nombre
multisources
les
vers
développé
grand
Pour
densité.
de l'ordre
problèmes
densité
à un
enceinte
est
cathodes
Le
ont
par
de
gradient
comportant
ainsi
des
fort
expérimentateurs
d'équilibre
pose
d'un
dispositifs
réalisant
dans
l £ 00°c)
qui
les
favorisée
ambipolaire
responsable
handicap
des
1970
dissipée
une
est
parois
diffusion
les
produit
du
qui
de plasma
jet
sont
faisceau
d'ions.
caractérisées
dans
la
et de neutralisation
sources.
La
chambre
sont
dans
33
Nous
excitation
par
simulation
des
mise
qu'une
haute
ne
parlerons
fréquence
plasma
au point
sur
ces
n'ont
qui
Une
spatiaux.
des
pas
été
pas
importante
a été
sources
d' ionisation
dispositifs
utilisés
dans
ainsi
bibliographie
faite
DE
BLANC
par
la
GEILHT
1271.
Les
dans
loppées
les
plasma
181
Q
1331,
1321
des
obtenus
1964,
1301
vapeur
à une
délivrent
ions
sources
sont
le milieu,
KAUFMAN
du nom
de
des
dans
simulation
d'ions
les
ou
ions
de
des
en moins
du plasma
plasma
1131
parmi
sont
assez
peu
d'ions
typiques
avec
présentons
leurs
de
et
ou
principales
les
de
les
fait
sont
et
1381
la
la
plasmas
pré-
1331.
de
ces
aux
sources
de
type
d'ions
utilisées
de
jets
1401141\.
et
historique
caractéristiques.
très
à bombardement
1421
tableaux
types
production
1391
de
place
appelées
tous
Elles
utilisés
deux
Les
métalliques
vapeurs
sources
ce bref
sources
nombreuses
aussi
souvent
de physique
terminer
dans
13rl
ces
C)
mercure).
ont
ré-
un matériau
1200°
produisent
1121.
1361
que
faisceaux
nous
1141
principe,
à cause
ionosphérique
Notons
Pour
plasmas
1111
leur
machines
être
peut
dernières
1351,
les
dévede
1321
production
Ces
métalliques
de
été
électrostatiques
employées
l'inventeur
duoplasmatrons
études
de
avec
lithium,
et
dans
De part
l'ordre
sondes
ont
faisceaux
plasmas
et nécessitent
raisons,
électronique.
et même
la
des
dispositif
de moins
à bombardement
de
de
contact
par
(césium,
l'utilisation
du
complexité
des
électriquel341.
métalliques
ces
contact
par
la production
l'étude
1311,
température
Pour
la
pour
métallique
polluent
pour
à ionisation
la propulsion
d'une
porté
cautions
1291
et
fractaire
ainsi
années
1281
(ionisation
sources
sont
électronique
réservés
aux
décharge.
sur
suivants
les
des
sources
à
installations
34
Tableau.
d'installations
3 -
Principales
typiques
de
caractéristiques
plasma
de
diffusion
35
Tableau.
h . - Principales
typique:;
caractéristiques
de
plasma
de
synthèse
d '
lation
36
DE
ET
DESCRIPTION
11.2.2.
son
préciser
allons
deux
les
l'0,N.E.R.A.
réalisée
qui
lui
Ces
deux
nos
par
confère
La
un
d'ionisation
est
maintenue
SOURCE
DE
du type
Cette
PLASMA
sont
donne
(13)
figure
diffuseur
celui
entre
10
10
Torr,
accélérés
(5)
l'efficacité
créent
-3
un
d'ionisation
champ
et
l'orifice
ions.
La
la
réalisée
et l'autre
légère
technologie
1 heure
à
et
(11)
(12).
source,
et
Dans
chambre
la
de pompage
cathode
les
de
en
chambre
est
qui
chauffée
(1)
de décharge
magnétique
dans
la
éléments.
la tension
par
a été
possédons
le gaz à ioniser
dont le débit
-1
-2
Torr.l.s .
La pression
10
y est
par
des
Nous
inférieure
figures
schémade
divers
introduit
de l'extraction
qui
le
des
une
brève,
les
divers
laboratoire
présente
sur
représentées
l'une
notre
stabilisation
des
obtenus.
dont
et
utilisée
l'influence
plasmas
avec
dernière
de
de
étude
KAUFMAN,
soins.
durée
à plasma
source
des
collaboration
compris
bobines
des
deux
à quelques
électrons
Les
une
caractéristiques
principales
aussi
par
1441en
une
sources
fuite
la
caractéristiques
toutes
sources,
par
décrire
fonctionnement
sur
paramètres
ionisent
V ,
confinement
augmentant
émet
qui
les
le
gaz.
augmente
la trajectoire
électrons.
de
L'ensemble
tiel
V
par
a
lération
un
LA
SYNTHESE
Nous
de
DE
CARACTERISTIQUES
potentiel
ions
chambre
à la masse
rapport
des
la
extraits
négatif
est
qui
la
par
d'ionisation
sensiblement
grille
de repousser
afin
est
(3).
les
au poten-
porté
la tension
Celle-ci
électrons
est
d'accéà
protée
chauds
de
le
la
décharge.
neutraliseur
A un
centimètre
(4),
à chauffage
environ
de
la grille
se trouve
direct
ou
indirect,
qui
est
relié
à la
masse.
11.2.2.
La
être
n.
extraite
et
T
du plasma
dans
densité
d'un
sont
L'ionisation
la
la
maximale
plasma
densité
décharge.
est
de
courant
d'ions
J
(A. m )
pouvant
1451.
ionique
et la
température
électronique
37
Pour
sont
la
et
température
un
gaz
la
densité.
donné
les
- La
température
est
décharge
champ
10
magnétique
de
n'est
paramètre
est
la
masse
de
La
densité
densité
dans
l'équation
l'atome
quand
dans
la
dans
2.3
on
chambre
par
est
de
changer
d'ionisation
1241.
plus
et même
donnée
est
à
trois
beaucoup
afin
gaz
10-2
du
ci-dessus.
la température
que
veut
relation
et
décharge
multipliée
ou n )
(n.
de
de
la
de
plasma
de pression
sensiblement
déterminant
pas
- La
déterminante
une variation
Pour
1451.
d'un
la tension
de
influents
paramètres
électronique
la pression,
la température
Torr,
Ce
fonction
seuls
que
d'augmenter
la
par
J .
relation
générale
D e
coefficient
est
- � o
le
dt
où
o,
est
fonction
de
- '-**'
est
p
la
de
diffusion
terme
source
section
où
a caractérise
les
dont
la
densité
est
Ce
décharge
qui
est
mesurer
pouvant
pas
faisons
l'hypothèse
de
décharge
donné
sur
inférieure
système
la
accrue
densité
que
Id accessible
du
gaz
considéré
est
qui
cette
par
l'expression
131
+b n
dernier
encore
2.5
n ec
d'ionisation
an
pertes
Ce
recombinaison.
par
�
pertes,
1^1 p-
expression
électrons.
des
terme
a pour
o.. î v ec
efficace
l'énergie
le
et
131'
�
n nc
| q
libre
2.6
les
coefficient
à
est
cm
10
grandeur
à la mesure.
pour
en
volume
les
plasmas
131.
en présence
la
négligé
montre
d'équations
dans
et b celles
surfaces,
d'un
chambre
est
la
de
complexité
champ
magnétique.
d'ionisation
proportionnelle
la
Ne
nous
au
courant
Nous
divers
allons
de la
paramètres
étudier
à n
liée
de
décharge
dans
pression
l'éauation
ne par
la puissance
dissipée
- le
les
des
la
V,
chambre
d'ionisation
p
1.1.
- l'émission
par
l'influence
l'argon
décharge,
- tension
-
pour
de
électronique
V .
I�
champ
de
confinement
la
caractérisée
cathode
à
proportionnel
sur
I
suivantes
grandeurs
- le
courant
de
- la
densité
n de plasma
décharge
est
qui
L.
proportionnel
a n.
îc
des
Ceci PQur
afin
identiques,
de
d'extraction
les
connaître
seulement
action
par
conditions
sur
la
dans
obtenue
l'enceinte.
et neutralisation
de
possibilités
de
simulation
densité
décharge.
Tension_de_déchar_ge_y
Les
et multiples
de
V-, .De
sont
131
nous
intéresse.
afin
d'obtenir
de
fonction
nombreuses
littérature
sections
figure
Dans
tous
nos
des
ions
une
(14)
essais
fois
pression
suivant
p de
conditionnée
simulation
dans
la tension
donc
incidents
dans
abondent
le
illustre
simples
cas
de
la
l'argon
retenue
est
qui
40 V,
de
ionisés.
La pression
décharge .Elle- est
électrons
efficaces
sections
La
1461.
d'ionisations
des
l'énergie
de
tables
efficaces
par
est
un
un
l'enceinte
paramètre
flux
et
de
fuite
important
donné
la vitesse
par
de
la
la
de pompage
l'expression
=
%
P
f
2.7
c
S
39
où
S
est
cette
conductance
relation
l'autre
deux
la
est
comme
de
valable
le montre
contraintes
dans
et
la
ce
l'orifice
la
décharge
de
décharge
inférieure
qui
a 5
10
l'enceinte
simulation
Le
où
assurée
plus
la
la
maximum
de
d'efficacité
les
des
augmente
La
figure
sur
autres
densité
filament
que
sous
chambre
est
le
donnée
de
est
la
flux
de
de
la
correspond
la
décharge
électronique
la
collisions
la
V
la
loi
densité
du
constants.
sensiblement
au maximum
obtenue
5
pour
10
Torr.
avec
l'émission
V� I�
croît
incidents
électrique
v .
étant
décharge
une
pour
la pression
de
-- DUSHMAN.
de RICHARDSON
loi
rayonnement,
excessive
déchargent
d'électrons
par
puissance
forme
de
paramètres
de
1 0-4 Torr
de
dissipée
I est
d'émission
peut
e�p s 1/4
v 1 1/2
par
Si nous
le
s'écrire
2.8
b a
où
S�
A
est
la
surface
est
la
pervéance
b est
le
facteur
a est
la
constante
�j�est
émissive
du
le potentiel
filament
(A m -2 .K-2 ).
d'émission
de
de
de
la
cathode
Stefan
sortie
de
la
cathode(4,54
V pour
à
Il y a
stabilité
d'ionisation
l'influence
montre
courant
dans
régi
fréquence
(16)
de plasma
Le
considérons
à la
tension
devient
neutres
la
- L'émission
qui
la
due
a la pression maximale
et
d'ionisation
électronique
une
pour
dans
perssion
densité
l'enceinte
obtenu ,
plasma
(15).
figure
Torr.
correcte
dans
mesurée
la
minimale
à la pression
- l'autre
dans
l'une
proportionnelles
de
expérimentale
moléculaire
régime
diagramme
n'est
40 V quand
sont
pressions
courbe
- l'une
de
les
d'extraction.En
le tungstène)
densité
dans
puissance
de
La
assez
de la
complexe
Aussi
mesurable.
paramètre
variations
de
fonction
de
de
courant
la
puissance
sont
courbes
données
avons
vers
d'un
l'enceinte
dans
de
courant
la
la
cathode.
de
la
en
Les
deux
contraintes,
stabilité
de
de
application
seuil
électrons
annexe
(1)
à la
relié
du
ne
dans
travail
plasmas
réduire
en
est
instabilités
est
capable
parfaire
donc
de
les
plus
un modèle
de
dans
non
la
décharge
la
nécessaire
donner
une
réglages
de
et
confinement
le
qui
d'avoir
la
l'anode.
calcul
source
du
est
qui
de
de
la
champ
dans
la
dans
qualité
une
zone
à la
nombre
la
à
"paquets
de plasma
de
simulation
de
cas
de
durée
des
générer
l'enceinte
de
coupure
apporte
peut
des
en
chambre.
dont
mangétique
alors
de
pressions
grand
magnetron",
donnons
qu'il
cathode
délivre
sur
un
d'une
"effet
la
favorable
dans
performances
champ
des
autorise
des
dessus
Nous
géométrie
en permanence
information
les
d'ionisation
chauffage
décharge
modification
par
le
Gauss,
quelques
désamorce
et permet
Cependant
de
se
à la
ce
l'enceinte,
de
qu'un
-'-t.
Au
magnétique
de
densité
ajouter
confinement.
simple
l'efficacité
puissance
dans
la
de
champ
par
atteindre
très
collisionnels
augmentée.
un
( 18) montre
décharge
le confinement
faibles
varier
pouvons
axial
figure
champ
champ,la
Par
décharge,
Nous
ionisants
La
du
peuvent
tension
du
rupture
décharge.
chocs
obtenues
de
faire
de
magnétique
champ
électroniques.
valeur
la
éviter
pour
Le_cham magnétique de confinement
trajectoires
Il
les
l'enceinte
apparaissent
13 A crée
de
à la
probalité
par
le haut
10 environ.
facteur
Le
vie
dans
par
à cause
permet
de l'ordre
cathode
-
augmente
vers
paramètre
1 G favorable
d'environ
de
où
seul
cathode,
excessif.
échauffement
par
Ce
des
dissipée
(17)
fonction
expérimentalement
densité
de
le bas
la
une
décharge,
filament
la
de
relevé
et
figure
parla
- l'autre
les
nous
électrique
est
décharge
chauffage
décharge
- l'une
la
la
de plasma".
un
capteur
afin de
fonctionnement
pouvoir
stable.
41
où
être
dues
est
la densité
de courant
extrait
Notons
que les bobines
magnétiques
d'extraction
V(v) la tension
alimentées
à courant
constant
à cause des variations
la distance
d(m)
inter-grille
à l'élévation
Pour une
de température
de la source.
(A.m )
JME
de
C la résistance
des
De nombreux
auteurs
fl.
qu'à 20°C elle est de 11,7
la validité
du terme V
particulier
d'équilibre
entre
bobines
est
ont vérifié
La
1451.
de
résistance
température
de 18,7 fi alors
cette loi et en
réduction
de
la
distance
des difficultés
et on ne peut
présente
techniques
En conclusion,
de
une variation
pour obtenir
de 1 mm.
en dessous
de l'ordre
descendre
nous pouvons
densité
dans l'enceinte
de 10
à 10
cm ,
agir sur
les
les
120°
doivent
grilles
suivants :
Le VAGUERESE
paramètres
d'une
et PIGACHE
ont
montré
pas
l'utilisation
que
de minimiser
la valeur
de d et d'augmenter
permet
- la
de
dans la décharge
où la plage
pression
ainsi
le courant
d'ions
extraits
Plusieurs
travaux
expérimentaux
variation
reste excessivement
les effets
des
faible 1471.
pour minimiser
son fonctionnement
ont utilisé
ce dispositif
d'extraction
et confirmé
� P� 3.10 Torr).
collisions(8. 10
grille
1421.
1391
tes
unique
- l'émission
imposées
peut
avec
Nous
donner
électronique
qui
les
malgré
contrain-
allons
le préciser
et donner
résultats
une
de densité
d'un les
10.
variation
facteur
La grille
source.
à un potentiel
unique
polarisée
- le champ magnétique
de confinement
qui seul
du plasma
s'entoure
suffisamment
les électrons
pour repousser
négatif
d'accéder
aux fortes
dans ce cas il
10 cm ) et
permet
densités(�
d'une gaine d'ions
de quelques
Celle-ci
est fonction
-L mm d'épaisseur.
faut veiller
à la qualité
de plasma.
Enfin
il autorise
des fonctionnements
de
de la tension
de grille,
des densité
et température
du plasma
à faible pression
Torr jcomme le
dans l'enceinte
de 1» 18
de l'ordre
la limite
Les ions qui franchissent
de la gaine
se répartissent,
décharge.
montre
la figure
(19).
T de la grille
en fonction
de la transparence
soit
soit sur le métal
obtenus
dans
les
donnée
à grille
naissance
notre
trous
d'extractions.
densité
11.2.2.2.
Extraction La des
ions
par
est
la
des
ions
d'un
de
plasma
courant
par
extrait
un
est
dispositif
limité
dans
Des
appliqué.
La densité
relation.
L'extraction
J,�
par la charge
qui prend
d'espace
i IVIR = JMEl
et crée un champ
l'espace
inter-grille
travaux
peut
J^
à trois
type KAUFMAN,
2.3.).
d'ions
extraits
2.10
opposé
au
champ
de
effectués
à l'O.N.E.R.A.
sur des sources
être égale aux maximum
à J . ( Voir relation
d'extraction
ont montré
grilles
que les courants
étaient
sérieusement
affectés
par
ce phénomène
1451-
Ce mécanisme
une gaine
d'extraction
à travers
ionique
La densité J
du courant extrait
est donnée
par
du plasma
forment
des
ne peut exister
et la lisière
que si la grille
ME
la loi de CHILD
et LANGMUIR.
Cette condition
une épaisseur
de
nécessite
équipotentielles
planes.
gaine
supérieure
aux
dimensions
M E
9
des
trous.
M
����������
d2
43
Pour
tracé
des
dans
plasma
de
courbes
la
vérifier
expérimentales
l'enceinte
tension
de
deux
avons
densité
différents
plasmas
V
grille
nous
la
représentant
deux
pour
fonctionnement
ce
en
de
fonction
différentes
grilles
de
pour
et
150 pm
à large
450
maille
ne
décroissance
de
de
pm
de
satisfait
la
Seule
grille.
la
et
Pour
potentiels
dans
nous
faisons
apparaître
le
Quand
chauds
le
d'ionisation ;
car
les
contraire
dans
certains
que
la
d'anode
tension
d'un
l'aide
sera
courbe
V,
ions.
la
suffit
neutralisateur
de
la
dans
qui
est
du
issus
le
la
chauds.
où
(21)
figure
à la masse.
sortir
à
les
V ,
la chambre
de
alors
neutraliseur.
de
"plasma
diagramme
supérieur
est
un
d'électrons
la
peuvent
l'enceinte
issus
électrons
les
décharge
de
et
est
fage
du
V .
au
sa dérivée
est
dû
extraits
Nous
qui
maxwellien
Dans
le
cas
sont
présents
des
décharge.
de
supérieure
de
la
la
tension
Ce
dispersion
V
ions
et
des
comme
a varie
à la
nous
La vitesse
données
par
les
relations
le
des
de
de
est
(22)
en
à la
par
le
du
et
classiques,
leur
une
de
énergie
des
au maximum
tension
potentiel
potentiel
principalement
au
montre
d'anode
correspond
volts
verrons
à
retardateur
tension
sensiblement
ions
l'ordre
expérimentalement
dispersion
variation
est
qui
nous
figure
une
apportées
phénomène
ions
La
a qui
quelques
perturbations
dernier
la
V
diagramme,
à potentiel
pour
représente
ce
énergie
vérifié
11.5.5.
l'analyseur
neutralisateur,
la
une
électrostatique
moyenne
aux
ont
l'avons
paragraphe
de
réponse
L'énergie
ceci
ions
de
l'analyse
poursuivant
analyseur
décrit
dérivée
sont
ne
utilisée.
plasmas ;
sur
est
grille
décharge
de
la
la tension
courbes
d'analyser
représenté
et
l'enceinte.
constatons
20
il
sont
En
qui
présence
plasma
électrons
ces
avec
le
la
sur
figurer
maxwellien
source,
est
150 pm
types
la
de
avec
deux
absolu
potentiel
électrons
fait
ce phénomène
des
de
grille
ci-dessus,
importante
fin
démarque
plasma
comprendre
condition
très
à pas
avons
qui
maxwellien",
est
grille
V
limite
la
deuxième
La
(20).
figure
pas
densité
Nous
potentiel
voir
côté ;
de
d'anode ;
de
chaufde
plasma
responsable
constante
paragraphe
dispersion
quand
111.1.5.
en
vitesse
44
-
=
M V.2
eV
2.11
2
2
V.
i
Pour
une
de
est
le
par
véhicule
Dans
m. s
respectée
est
ces
mais
du
vitesses
conditions
est
En
le
pour
le
résumé,
la
de
un plasma
-
Pour
de
aux
avoir
charges,
mesures
spectromètre
d'anode
des
et
leur
informations
énergie
de
l'analyseur
de masse
dont
est
est
argon
sensiblement
relatif
plasma
faibles
de
pour
la
possible
de
travaux.
nos
d'extraction
est
utilisé
ions ;
V
grille
l'ordre
constante
L'obtention
des
vitesse
des
être
suffisamment
doit
est
ions
sur
précises
il est
ce
les
ions
du
obtenues
nombre
coupler
par
un
II. 5. 6.
d'ions
d'un
forcée
des
de
nécessaire
faisceau
dernier
constante.
( nature,
au paragraphe
parlerons
neutralisation
dans
supérieure
sensiblement
celles
électrostatique,
nous
légèrement
est
dispersion
dispersion )
La
à injecter
sensiblement
dispositif
de
plus
d'intérêt
guère
Neutralisation
Historique :
consiste
plus
moyenne
11.2.2.3.
d'ions
ions
maxwellien
l'énergie
V
vitesses
dégradée.
présente
contrôle
avoir
pour
à la tension
des
(1.19)
le mouvement
et
dispersion
- la tension
négative
20 V la vitesse
l'inégalité
des
fortement
ne
élevées
obtenir
la
comme
faisceau
plus
seulement
de
simulé.
m-s ,
qualité
V
de plasma
faisceau
On peut
8 10
a
d'accélération
tension
10
V
électrons
faisceau
de
façon
à obtenir ;
l'égalité
points
du
faisceau
qui
supprime
l'égalité
injectés.
des
des
charges
les
de
effets
courants
signes
de
d'ions
opposés
charge
en
tous
d'espace,
extraits
et
d'électrons
de
45
Les
neutralisation
ment
où
des
le
Avec
forcée
ont
applications
de
champ
les
abordés
études
premiers
aux
du
de
Unis
1381
ces
deux
est
supérieure
des
qui
à la
vitesse
travaux
thermique
nous
jets
second
où
et nous
par
au voisinage
L'extrémité
doit
qui
mise
être
de
n'est
au
rapport
dans
le
faisceau
propulseurs.
été
à nouveau
et
à
conduit
neutralisation
est
où
1281
1141
à une
au pôle
1141
est
devant
petite
obtenus
ce
évidemment
conclusions
les
émissif
la
réalise
faut
;il
ionique
des
notre
avec
source.
filament
filament
critique
pour
vitesse
C'est
1401.
résultats
un
la
ionique
présenter
par
d'intérêt
électrons
des
vitesse
les
source
relié
hypersoniques
la
d'un
et
faisceau,
dans
le
jet
neutralisation.
La position
cependant
soit
la
qu'il
de
distance
de
moins
de
l'alimentation
de
charge
grille
1 cm
de
centré
environ.
chauffage
à la masse.
obtenu
synthèse
la
pas
Par
de
ionique
1141
1131
pas
allons
en précisant
L'immersion
neutraliseur
des
ont
présente
thermique
Neutralisation
du
ne
électronique
préoccupe
antérieurs
d'ions
de
mécanismes
les
- le
cas
développe-
cas
applications, considère
vitesse
le
propulsion
poussée
C.E.A.
la
140 1.
nos
la
la
problèmes
au
France,
- le
premier,qui
,
la
avec
1960
dans
limitait
en
1281,
L'étude
à distinguer
notamment
synthèse
de
expérimentales
vers
entreprises
faisceau
plasmas
Etats
l'O.N.E.R.A.
été
spatiales,
charge
et
théoriques
disparition
est
de
stable
l'ordre
1131,
de
10 à
la
le plasma
d'espace,
il persiste
cependant
du
15°�fonction
une
divergence
d'extra-
dispositif
tion.
Il y a auto-neutralisation
du neutraliseur
tronique
puisse
gaine
du
exister
est
de
faisceau
dans
plasma
notre
dans
autour
l'ordre
est
du neutraliseur.
de
0,1
au potentiel
cas.
Si
on
l'enceinte
suffisante
V.
le
polarise
subit
Cette
plus
bas
tant
pour
La
chute
gaine
fixe
du
mêmes
l'émission
gaine
plasma
dans
le
plasma
à +
variations.
de
élec-
de potentiel
potentiel
est
neutraliseur,qui
le neutraliseur
les
qu'une
que
AV
le
la
la
masse
potentiel
46
Les
résultats
- les
- la
du
électrons
du
celle
les
suivants :
maxwelliens
peut
être
plus
faible
peut
être
contrôlée
filament
- la
température
d'un
sont
plasma
électronique
température
que
sont
expérimentaux
électronique
8 à
facteur
10.
des
La maxwellianisation
électrons
est
à deux
liée
phénomènes :
. Les
et
maxwelliens
sont
. Les
au niveau
tants
En
du
est
plus
qui
est
faible
La
faible
plus
que
la
celle
est
plasma
franchir
sur
légèrement
la
maintient
sont
Le
la
puissance
dans
réglage
de
de
sur
des
des
chauffage
la
les
est
de
environ
des
électrons
du
parois
seuls
le
température
du
cm ,
10
champ
est
neutraliseur.
la
est
1-11.
dans
la
au
chambre
paragraphe
est
K réalisable
2 200°
bien
K.
électrons
les
de
collisions
deux
que
l'on
peut
si le potentiel
à la masse,
et
par
de
présenté
300°
par
charges
section
électrons
résultats
les
faible
formule
entre
d'électrons
le plasma
de
la
1 ys
étant
la
l'ordre
par
refroidissement
positif
de
impor-
de thermalisation.
effet
de
filament,
L'injection
l'équilibre
confinés
du
sensiblement
gaine.
à cause
électronique
formée
gaine
celles-ci.
Ce
Le neutraliseur
ainsi.
un
de vie
durée
température
que
moyen
environ.
Il y a donc
expliquer
ont
calculée
V .
sont
électrons-électrons
densité
forte
Le temps
100 ys
de
la
collision
1 MHz.
de
l'ordre
la
par
à ce niveau,
de
neutraliseur
électrons-ions,
du neutraliseur
et
de
fréquence
chocs
du
perturbés
peu
effet,
faisceau,
issus
électrons
plus
et
caisson
chauds
peuvent
se perdre
auto-neutralisation
les
électrons
froids
électrique.
obtenu
par
action
sur
111.12.
47
En
les
leur
seuls
Les
parois.
afin
électrons
confinés
densité
du
maximale
de
courants
ces
13)
de
et
été
de
au
le
reste
sont
plasmas
voient
est
la
(23)
figure
d'une
mini-
chauffage
la
fixe
avec
la
température
montre
qui
en
perdus
condition
compatible
limite
f(V))
potentiel
énergie
de
développées
les
coordonnées
sonde
caisson
de
électrostatique
une
pas
puissance
le
temps.
lors
est
constante
de
l'annulation
évoluent
température
la méthode
du
neutraliseur)
une
par
Cette
et
est
la
et
les
méthode
dans
de
tension
Dans
sonde
ci-dessus
est
de
stable
électronique
seule
de temps
grande
une
stable
instantané.
en permanence.
et
Neutralisation
une
AV
quantité
pas
La
comme
voir
effectivement
n'est
quasimment
source,
V ,
d'une
constaté
la
de
positif
celle-ci
de
global
caisson
avons
mais
comporte
retour
du
Nous
initial
se
et point
V
à la masse
contre
par
le potentiel
de
volts.
plasma
abandonnée,
la
dans
puissance
La
varier
et
dans
30 mm ;
courants
n'assure
I -
de température,
l'ordre
le
V ,
rapport
constamment
cessus
K.
forte
ce processus
Cette
3000°
fait
de
décroît
retour
de
électronique
électroniques
quelques
augmentation
le
une
extrait.
avons
par
de
positive
impose
(log.
négatifs
figure
qui
le
chauffage,
résultats.
Nous
(points
de
vers
plasma
semi-logarithmiques
illustre
limite
d'ions
jet
du
courbes
La
l'émission
que
le
électrons
d'autoneutralisation
male
diminue
les
croître.
énergie
on
quand
et
augmente
plasma
sur
effet,
ce
pro-
gaines
qui
le temps
décrite
AV
a
(variation
retenue.
cathode
à chauffage
à oxydes,
indirect
Dans
(45
x 5 x
par
un
Le
fil
ce
1) mm
de
résultats
le
en nickel
tungstène
neutraliseur
température
cas,
est
recouvert
peut
varier
expérimentaux
sont
les
électrons
température
- la
puissance
température,
plasma.
sont
relié
entre
750
parallélipipède
baryum,
chauffé
à la magnésie.
isolé
à la masse.
et
La
K.
Les
de
700°
influence
sur
1300°
suivants :
maxwelliens
chauffage
bien
et
est
électronique
de
petit
de
d'oxydes
et
équipotentiel
- la
un
à l'intérieur
placé
d'équilibre
- les
est
neutraliseur
qu'elle
est
n'a
de
fasse
aucune
l'ordre
évoluer
le
potentiel
K
la
48
Le t.. -ib I ei-desr.ou:-.
eau
montre
résu 1
quelque;-
(expérimentaux.
de la puissance
5 Influence
à chauffage
indirect
sur
TABLEAU
Nous
n'utilisons
- le
réglage
ces
pas
du
V
neutraliseur
T
et
à oxydes
cathodes
deux
pour
raisons :
de
la
n'est
électronique
température
pas
possible.
- la
durée
de vie
celle
que
des
ouverture
du
"réformée".
pendant
En
est
résumé,
300°
K
du neutraliseur.
et
cathode
la
caisson,
Cette
quelques
En
de
effet,
après
consiste
à une
est
doit
à la
et
être
dégazer
température
fonctionnement,
faible
plus
chaque
à oxydes
cathode
opération
minutes
à oxydes
supérieure
le vieillissement
accéléré.
le
La température
entre
la
filaments.
à la température
en
de
3000°
neutraliseur
électronique
K par
action
à filament
du
sur
plasma
la
est
peut
puissance
seul
utilisé.
être
de
fixée
chauffage
49
Cette
car
on
doit
tenir
- du
conditions
du
filament
de
générales
de
tension
(pression,
- de
de même
assez
délicate
compte :
vieillissement
- des
tout
reste
opération
la densité
du
et
son
de
inertie
fonctionnement
thermique,,
de
la
la
condition
source,
grille)
afin
plasma,
de
respecter
d'auto-neutralisation.
11.2.2.^.
Nous
stabilité,
dans
précisons
de
téristiques
Caractéristiques
la
de
W dans
150
dissipées
la
et
cathode
Cette
et
par
conduction
la
conditions,
en
régime
de
La
(24)
un
sensibilité,
tel
K ,
la
de
est
et
par
T
ont
STREJC
les
corps
(p)
et
de
en
pertes
de
par
été
100
rapport
le
rayonnement,
par
atteint
s'élève et
ce
la
à la température
échelon
de
de
de
44,4
puissance
de
uV/°c
P
donnée
H(p)
d'un
fonction
de
la
relation
ci-dessous ,où
les
la méthode
graphique
par
transfert
la pi^ce
La
déterminés
1521
p
l'ordre
eonvee I, ion étant
par
source
de
W dans
partie
la variation
K
(p)
sourcesont
C environ.
à un
l'ONERA.
donnée
la
cuivre/constantant
correspondant
système
proposée
par
dans
dissipée
représente
thermocouple
source
T
160°
T, mesurée
(200 C) avec
thermiques,
modulation.
décharge
est
du
température
figure
la
supports,
permanent
température
pour
énergie
les
carac-
principales
thermiques
puissances
neutraliseur.
les
caractéristiques
reproductibilité,
Caractéristiques
Les
ce paragraphe
à savoir,
source,
fiabilité,
technologiques
exp 1 +
T2
T
P
éléments
50
L (p)
avec
Transformée de Laplace de
K = 1,36° C. W=
= 210 s
3,5 mn
T
= 7320 s � 2 heures
T2
( p T
retard pur
constante de temps
Pendant la période transitoire de montée en température,
il se produit sur les éléments de la source, un phénomène de
dégazage qui est responsable de l'évolution des principaux
paramètres de la décharge, courant de décharge et répartition
des potentiels et des gaines dans la chambre d'ionisation. La
durée de cette période transitoire est fonction de "l'histoire"
de la source.
En effet, quand elle fonctionne pendant plusieurs
jours de suite, avec maintien
du vide pendant les périodes de
nuit, la durée des dégazages et de la phase déstabilisation
décroît et peut atteindre une demi-heure.
Stabilité
Après la période transitoire et pour des valeurs des
paramètres de source maintenues constantes, les caractéristiques
du plasma dérivent légèrement dans le temps. L'importance de ces
variations est fondamentale pour la majeure partie des travaux
où les caractéristiques doivent être constantes pendant plusieurs
minutes , durée moyenne d'un groupe de mesures.
Pendant une durée de deux heures, nous avons enregistré,
toutes les minutes, la fréquence d'oscillation d'un capteur radiofréquence décrit au paragraphe II. 5 Nous avons pu déterminer
à partir des 120 mesures :
- la fréquence maximale
- la fréquence minimale
- la fréquence moyenne
- l'écart type en fréquence
2 415 kHz
2 346 kHz
2 371, 46 kHz
16,52 kHz
51
de
la
Sur
deux
source,
les
Ap
±
% pour
la
densité
1,4
de
variation
la
courbe
du
on
plasma ;
constate
peut
9.10
sur
être
la
autres
la
si on
une
de
par
est
V ,
de
V .
I
ou
courant
à une
la
variation
5 % entraîne
la
une
au maximum
de
meilleure.
délivrés
; I
ont
en tension
que
de
dans
pression
contre
bien
à condition
stabilité
de :
dans
courbe
liée
An
Ap/p
stabilité
la
observe
variation
15 % ;
déterminant
plus
Pour
importante.
en
sont
moyennes
la
source
des
par
d'in-
peu
à l'é-
soit
thermique.
de
réglages
puissance
pollution
soit
précisé
bien
au
reste
électronique
du
nécessite
température
sera
le
la variation
paramètres
La température
la
effet
stabilisées
valeurs
de plasma
en
une
stabilisation
après
plasma
paramètre
l'ordre
f(p),
des
le
que
Torr,
de
An /n
=
n
alimentations
quilibre
est
pression
Les
fluence
autour
fréquence
pression
chambre
variations
la
(16)
de
fonctionnement
% pour
stabilité
figure
de
± 0,7
La
la
heures
Notons
neutraliseur.
un
capteur
paragraphe
dont
à celle
supérieure
constante
la
de
la mesure
que
durée
les
après
de
moyenne
l'essai.
Cet
de
aspect
II. 5.
Fiabilité
La
les
éléments
grille,
est
changer
et
la
évident
que
vie
de
un
grand
moyenne
fréquence
cette
l'élément
nombre
des
un
d'intervention
considéré
qui
est
d'interventions.
fragiles
est
une
source
les
filaments
l'inverse
valeur
Nous
à 250
une
moyenne
estimons
heures.
de
la
en
pour
à connaître.
intéressant
fréquence
éléments
à savoir
sensibles,
facteur
sur
la
émissifs
Il
est
durée
de
estimée
durée
sur
de
vie
52
Reproductibilité
La
dans
les
de
problèmes
ration
est
réalisable.
source
les
mêmes
l'on
que
il
faut
veut
valeurs
sa résistance,
et la
très
comme
La méthode
principes
que
délicate,
cette
afficher
qui
paramètres
ont
produit
les
pour
En
de
de
le
Ce phénomène
et on
de
augmentation
obtenir
pour
la
filament,
effet,
une
opé-
le plasma
réglages
par
le temps
la même
présente
les
peut
heures
de
fonctionnement.
est
liée
à la
connaissance
plus
haut
et
quelques
décrits
aux
absorbée,
dans
à suivre
physiques
Bien
différente.
lentes
sur
négligeables
essentielle
se traduit
puissance
est
condition
vieillissement.
filament
électronique,
une
celles
que
de leur
d'un
variations
faut
Cependant,
compte
vieillissement
des
Il
est
plasma
simulation.
récréer.
tenir
émission
du
reproduction
considérer
des
à l'expérience
acquise.
Modulation
La modulation
est
à un
toutes
les
dans
est
nécessaire
parfois
donnée
courant
pour
grandeurs
plus
le
c'est
les
- une
de
bobines
de temps
variation
varier
En
effet,
de
les
la
De
du plasma
qui
variations
du
d'obtenir :
les
source -
densité.
confinement
un
pendant
devant
bref,
temporelle
densité
de
densité
périodique
la
permettent
de
minutes,
la
magnétique
magnétiques
cas,
la
de
variation
en
fonctionnement
ce
en particulier
faire
champ
signal
temps
constantes
voir
courbe
de
(18).
faible
devant
une
thermiques
figure
dans
imposer
variation
grande
- une
un
retenu.
quelques
la
par
pouvant
fréquemment
dans
source
du plasma,
paramètre
l'enceinte,
le
de la
densité
le
considérant
la puissance
puissance
d'un
autour
moyenne
comme
système
de modulation
point
est
correspondant
de
linéaire
faible
au point
de
fonctionnement.
Les
schéma
du
figures
de montage
courant
I, ,
(25)
utilisé
et la
courbe
et
(26)
pour
de
une
montrent
respectivement
modulation
réponse
( b_ )
de
faible
obtenue
le
variation
en
fonction
53
de
la
absolu
de
la
1 kHz
et
Notons
fréquence.
le
entre
celle
bobines
la modulation
du
courant
de
sensiblement
la
densité
- une
forte
simuler
lors
de
de
modulation
son
la
vol
et
est
I
variation
de
circuits
d'alimentation
la
fréquence
de
l'ordre
deux
à près
de
de
%
± 1,3
de modulations.
types
variable
densité
être
peut
rencontrée
minutes
quelques
10
(quelques
de variation)
de
balistique
il y a découplage
identique.
produire
décade
les
limite
lentement
(une
amplitude
pour
donc
pouvons
ce montage,
commande
des
Nous
de
de
self
source.
où
circuit
La
dans
que
Hz)
et
utilisée
par
une
fusée
dans
une
couche
l'ionosphère.
- une
faible
modulation
amplitude
(±
10 % de
en basse
. étudier
a) Mesure
variation)
du temps
modulation
ce
dans
la tension
de
Ces
du potentiel
actuellement
à être
destinées
. mesurer
d'accélération
la
durée
mesures
de
seront
en
ions.
plasma
réalisé
des
sondes
sur
le
électrons
précisées
au
de mesure
par
MICHAU
1541.
radiofréquences
satellite
dans
La
appliquée
dispositif
cours
des
des
1531.
d'un
embarquées
vie
alors
capteur,
d'ions
analyseur
est
de
pour :
d'un
BERTHELIER
précis
l'asservissement
automatique
c) Etude
d'un
par
cas
utilisée
comportement
de réponse
réalisé
Etude
le
10 2 Hz)
(quelques
être
peut
fréquence
électrostatique
sur
b)
variable
rapidement
la
paragraphe
ARCAD
plasma.
111.12.
3.
54
DISPOSITIFS
11.3.
ET
DE
PRODUCTION
D'UN
CHAMP
du
L'annulation
de
faibles
diverses
densité
d'autant
des
giration
rapport
le
de
le
un
DE
L'ENCEINTE.
dans
un
intérêt
grand
est
caisson
à l'axe
de
l'enceinte.
plasma
pour
les
deux
le
à effet
sondes
par
KARCZEWSKI
1941.
Les
mesures
laboratoire
pour
possibles,
résultant.
nous
avons
retenu
dont
deux
montées
nous
de
rayon
3,l8
cm,
bien
connues
KHz.
sont
capteurs
très
en
élaborées
sa présence
connu.
un
de bobines
dispositif
magnétiques
entre
fait
en
utilisées
des
ont
les
tenant
système
0 et
été
du
composantes
les
bobines
compte
de
de
quatre
en Helmholtz.
avec
développées
champ
du
gradients
l'enceinte;
du
caisson,
1 G.
de déterminer
permis
l'axe
collaboration
ont
dans
terrestre
suivant
uniforme
de-définir
un
à 980
égale
le
G,
est
B
vaut
température
magnétique
champ
laquelle
En
de 0,35
et parfois
comprise
Hall
et
conçu
a été
Les
des
et
champ
d'intensité
l'enceinte
est
le vecteur
objectifs :
un
travail
de
Ceci
anisotrope.
que
local
K
théories
donc
produire
Ce
terrestre
uniforme
avons
le plasma
le
magnétique,
champ
- annuler
-
rend
de 1000°
les
champ
atteindre
champ
L'AXE
terrestre
présente
électronique
enfin,
Nous
bles
SUIVANT
dans
champ
électrons
en l'absence
dans
TERRESTRE
MAGNETIQUE
magnétique
magnétique
gyrofréquence
-
pour
champ
néfaste
plus
- dans
lorsque
UNIFORME
et température
champ
par
quelconque
et la
CHAMP
raisons :
- le
est
DU
D'ANNULATION
une
1551
au laboratoire
terrestre
magnétique
champ
configuration
étaient
nécessaires
l'infrastructure
bobines
MICHAU
carrées
les
pour
du
du
plus
fai-
annuler
laboratoire,
compensatrices
le
55
Le
nécessaires
tableau
pour
la
de
2 m.
de
1000°
Dans
l'axe
les
au
initiaux
dûs
diamètre
aux
dans
les
de
intensités
le
l'enceinte.
de
giration
A une
de
l'ordre
a peu
et masses
sur
terrestre.
la
figure
du
des
(27).
champ
une
sur
à 1,12
supérieur
compensation
poutres
de
rayon
bobines
magnétique
composantes
à 10 milligauss
sont
la
champ
représentés
les
caisson,
est
composantes
centre,
du
sont
inférieures
température
au
Efficace
du
ces conditions,
K de
comparable
de
l'axe
restent
magnétique
et
intensités
compensation
obtenus
résultats
Suivant
et
Tensions
de
Les
tensions
compensation.
6 -
TABLEAU
les
donne
ci-dessous
longueur
électrons
m et
est
distance
de
cm
50
60 milligauss.
atténué
du
magnétiques
les
gradients
groupe
de
pompage.
L'annulation
la
du
symétrie
l'étude
dipolaire
d'une
alors
que
capteurs,
quadripolaire,
La
figure
(28)
quadripolaire
La
la
courbe
courbe
champ
montre
les
au
(B �
0)
intérêt
sondes
pour
radiofréquences
laboratoire.
et
(B =
grand
les
réponses
en présence
pointillée
pleine
un
en particulier
étudiées
améliore
terrestre
magnétique
et présente
plasma
et
sonde
terrestre.
de
jet
divers
de
du
en
0,35
permet
dans
un même
l'absence
G)
est
du
plasma
champ
inexploitable,
d'obtenir,après
56
la
traitement,
Le
est
produit
champ
du
La
carrées,
dont
(29)
du
champ
donne
une
vue
les
par
suivant
valeurs
les
B
des
en
Gauss
courants
=
�
Bobine unique (a = 1,085m)
la
longueur
Pour
de
Le
sur
une
(zone
cette
de
de
cm
du
d'ensemble
montées
des
et
l'axe
12
(A)
bobines
est
dans
2.14
(a = 2,900m)
côté
de
un
champ
en régime
champ
à l'axe,
15
sont
caisson
2.15
la bobine
de
1 G.
qui
est
la
la puissance
permanent,
valeur
nécessaire
W.
373
travail
séries
produire
admise
constant
du
relations :
Bobines
maximale
deux
(A)
Il
,
a étant
l'axe
suivant
=
B
est
suivant
caisson.
contrôlée
B
uniforme
bobines
figure
La valeur
bobines
électronique.
magnétique
trois
par
en Helmholtz.
autour
température
des
axial
au
centre
du
caisson
est
produit
distance
hublots)
composante
l'axe.
B
de
1,4
Dans
augmente
m dans
une
de
la
section
zone
habituelle
perpendiculaire
2 % quand
on
s'éloigne
de
les
IL
4.
STRUCTURE
II- 4. 1.
plus
les
préoccupé
de
grandes
multiples
qui
Des
sources
ont
été
le
confinement
de
fusion,
production
la
que
font
des
études
de
de
de
uniformes
dans
un
et
plasmas
en
d'ondes.
à filaments
que
Développé
n'apparaisse
plasmas
rapidement
volume
grand
les
pour
a été
confinement
type
a toujours
avant
ce but
des
sur
propagations
multipolaire.
de
des
diffusion
dans
ce dernier
densité
Debye
en physique
développées
plasmas
de
longueur
à plasma
magnétique
en
homogènes
plasmas
expérimentateurs
ceux
particulier
CONFINEMENT
Introduction
L'obtention
dimensions
DE
MULTIPOLAIRE
MAGNETIQUE
appliqué
1481
1501
1511
1561.
Le
à fort
et
réfléchit
gradient
de
augmente
ce
des
répartition
la barrière
de
10
à 10 cm
Comme
handicap
un
de
les
pour
l'enceinte
uniforme
le
ou
avons
pour
de
les
type
caractéristiques
de
et
de
avec
qui
ont
structure.
principales.
la
un
lisière
des
plasmas
la
et
source
localement
dans
présente
un
l'ionosphère.
gros
dipolaire
d'ondes.
source
un
orienté
Nous
sur
température
radiofréquences
une
sur
une
pour
rencontré
densité
propagations
adopté
à la
111.1.,
l'enceinte
sondes
La
uniformes
obtenus
au paragraphe
dans
vers
plasma,
1561.
de
donc
alors
1 a 3 eV de
1481
du
la machine.
sont
résultats
magnétique
électrons
localisé
important
ionosphérique
la
est
à celui
de
dans
tend
identique
obtenir
critères
géométrie
densité
Les
des
les
du plasma,
verrons
études
barrière
miroir
électrons
reproduit
gradient
Nous
la
nous
quadripolaire
décrire
des
une
de vie
durée
remarquables
décrite
Cependant,
effet
densité
sensiblement
plasma
par
paramètres
de
sont
précédemment
suivant,
magnétique .
électroniques
et
les
le
leur
volume "île gradient
de
un
fait
vitesses
et
maxwellienne,
grand
est
principe
structure
KAUFMAN
grand
le
en
un
volume.
choix
donnerons
dans
magnétique
des
plasma
Nous
allons
matériaux
ensuite
les
et
à la
58
II.
des
Réflexion
k.2.
barrière
Les
ont
de
montré
études
électronique
est
«
Pe
L.
dans
conditions
«
faible
possible
la
que
1571
si la
que
de
fréquence
généralement
une
barrière
gyrofréquence
f
plasma
remplies
exprimées
expériences
des
électrons
ont
�
la
en
faisant
de
sur
les
intervenir
Elle
que
plus
s'écrit
est
stable.
fréquences
la
peut
être
électronique
température
alors :
�
pe
y a
lorsqu'il
le plasma
f )
condition
de Debye.
longueur
montré
(fn
la barrière.
de
caractéristique
Les
que
2.16
p.
longueur
autrement
la
les
L
Notons
formulée
plus
miroir.
à travers
électrons
une
par
ci-dessous :
l'inégalité
réflexion
pour
est
plasma
et théorique
n'est
transverse
f
vrai
des
pénétration
d'un
Effet
magnétique.
expérimentalel311
magnétique
champ
Ceci
la
que
électrons
2.17
ÀD
de Debye de 2 mm
Pour un plasma
de longueur
-3
=
(n = 10 6 cm
500° K) il faut,pour
l'inégalité
, T
respecter
ci-dessus
une
un
champ
barrière
existe
au
un
sommet
L sensiblement
d'épaisseur
du mouvement
L'étude
magnétique
rapidemment
cône
6
sin
transverse
magnétique
variable
de perte
est
0 -
des
donné
dans
par
la
relation
dont
5 G.
à 2 cm.
égale
l'espace
électrons,
de
l'ordre
électrons
des
min
1
B B
max
de
dans
un
montre
le
champ
qu'il
demi-angle
131
1/2
2.1o
et
par
59
Les
électrons
du
à l'intérieur
dont
la
cône
de
fonction
P de passage
de
dont
la barrière.
traversent
distribution
la barrière
est
est
qui
s'écrit
/
2 1 ir
en tenant
par
°
la
de
Pour
des
sont
la probabilité
suivante :
de
relation
compris
électrons
l'expression
sine
d� /
compte
initiales
maxwellienne,
donnée
9
P =
vitesse
vecteurs
les
2.19
(2.18) :
B max
Si
valeur
du
l'on
1 G pour
est
de
le
lequel
l'ordre
de
Pour
la barrière
Ces
1 cm,
être
le
de
critères
à définir
structure
magnétique :
à la
à 50
et
les
un
B
de
10
doit
max
(2.20)
de
1000°
K
être
de
50 G.
de
l'épaisseur
cm.
la
de
près
nous
techniques
de
caractéristiques
maximal
de
l'ordre
électron
considérations
principales
de
structure
la
supérieur
G,
largeur
réaliser
de
la barrière
l'effet
au
magnétique
- les
des
B .
pour
condition
l'ordre
, la
1
maximal
champ
de
passage
minimal
champ
magnétique
champ
alors
de giration
rayon
conduisent
-
un
satisfaire
doit
-
vaut
considérant
de
probabilité
B max
rapport
En
une
prend
matériaux
terrestre
champ
centre
du
retenus
de
dans
ne
10
pas
cm
afin
perturber
de
le
champ
caisson,
doivent
avoir
ceci
1,
la
de
l'ordre
et de
miroir
voisine
magnétique
de
pour
chambre
une
perméabilité
pouvoir
les
avec
compenser
bobines
extérieures,
- les
-
performances
montage
et
en vide
démontage
aisé
doivent
de
toute
être
la
peu
affectées,
structure.
le
60
les
Seuls
avec
facilité
a été
tenté
Le
seul
du
champ
aux
confinement.
(10 k W
de
techniques
des
et
alimentation
de baryum
-
structure
le
fond
sont
logés
pour
former
Les
Ainsi
les
profilés
structures
B Z
quand
difficultés
d'investissement
aimants
bien
sont
les
maximale
en
alternées
d'être
des
points
3000
oersteds
1,1
respectivement
de
6000
des
comme
de
la
2,5
structurée
aux
parallèles
dans
Ils
données.
toute
lignes
sur
aimants.
espacés
polarités
sur
montée
celle
inoxydable
de
magnétiques
sont
gauss
et
près
cm
suivantes :
représentent
acier
nul
(4 x 2 x l)
3700
relative
(31)
du
permanents
0 19 ) de
F 1Q
champ
La
figure
on
s'éloigne
mesures
ont
par
de
importantes
certaines
1561
la
à un
des
comprend
sont
réglage
étaient
A),les
coût
appareil
commutation.
(32)
de
longueur
été
dont
la variation
donne
la
de
faites
l'étendue
structure,
la barrière
avec
A.
tout
supprimer
à l'intérieur
profilés
barres
lieu
caractériser
Ces
des
polarités
zones
au
et
L'ensemble
des
(B
montée
latérale
dans
à 400
de
souplesse
100
spéciale).
magnétique
(30)
figures
mobile.
la
de
l'ordre
nécessaires
et le
magnétique
perméabilité
Les
été
résultat
sans
de
coercitif
champ
de répondre
essai
pour
caractéristiques
- induction
-
300
sont
retenus
Leurs
dimensions.
la
de
identiques,
àferrites
eut
puissances
intensités
aimants
Un
éventuelle,
de montage
Les
structure
anti-parallèles
solution
les
la
permettent
ci-dessus.
annulation
supérieur,(cuivre
de
cette
de
et
permanents
courants
Cependant,
avec
commerce
aimants
des
avantage
son
aimants
conditions
avec
et
des
Choix
II. U. 3.
une
cette
ou
sonde
de mesure
de
la
composante
courbe
portée
des
à effet
Hall
couvrait
0,1
de
permet
à
aimants.
couplée
10
gauss
cm
61
Les
les
variations
suivant
on
l'axe
la
la
caisson
aimantée.
figure
(25),
du
la
par
en
l'absence
de
des
figure
locale
et
à la présence
expériences
des
valeurs
affectée
(311). Ce
les
des
de
polluer
l'enceinte
au
vide
Les
cm.
B ,
ce
son
du
centre
lorsqu'on
s'éloigne
le
comme
à l'infrastructure
travailler
20
que
au
que
De
avec
plus,
les
pour
dernier
doit
des
avoir
soit
orientation
peu
dans
pressions
l'enceinte
de
partielles
très
n'altère
gaz
susceptibles
à 10
falbles 10
pas
Torr)
limite.
la
augmentée,
Les
la
durée
de
de
ils.
4400
de
de
ils
opérations
qui
est
majorée
sont
Cette
est
Sans
ouïe
de
de
l'ordre
est
de
du
par
an.
une
celle-ci
devant
les
par
l'argon
dispositif
raisonnable
deux
heures
affectées
structure,
démontage
durée
à trois
Pour
pompes.
la
sensiblement
deux
légèrement
des
mesurée.
le montage
étant
dégazage
au-dessus
a été
travail.
de
pompage
situées
Enfin,
journée
surface
de pompage
vitesses
aimantées
vitesse
ces
dû
représentées
constate
importante
de
la
et B
aimants
restent
Cependant,
de
G)afin
B
composantes
présence
de
de
affectée
champ
axial
champ
On
contre,
impose
l'ordre
à 0,8
du vide.
une
de
élevées(o,6
par
de
aimants
de
qualité
4600
des
Par
devient
gradient
maximal
la
barres
aimants
peu
quand
à celles
structure.
aimants.
en présence
La
environ.
des
en présence
à comparer
est
terrestre
champ
l'enceinte
transversale
coupe
terrestre
sont
présence
rayon
une
courbes
la
de
suivant
dans
résiduel
champ
Ces
montre
capteurs
et
respectivement
représentent
du
magnétique
l'influence
centre,
(34)
composantes
champ
compensation
caisson
du
du
le
compense
structure
sur
des
et
(33)
figures
est
nécessite
la
fréquence
62
ET
CAPTEURS
11.5.
Nous
utilisés
les
les
électrons,
Nous
méthodes
UTILISES
dans
précisons
définir
pour
du milieu,
MONTAGES
DES
QUALIFICATION
ce paragraphe
les
des
principaux
diverses
PLASMAS
capteurs
populations
neutres.
ces
appliquées
LA
caractéristiques
ions,
décrivons
POUR
pour
les
capteurs,
déterminer
utilisés
montages
les
principaux
et
paramètres
du plasma.
La
11.5.1.
sonde
électrostatique
Rappels
11.5.1.1.
fort
La théorie
de
avec
les
longtemps
et
l'exploitation
ce
par
dans
La
tension
en
l(V)
tentiels
est
dans
magnétique.
On peut
la
ce
la
qui
saturation
est
la
la
la
courbe
est
C sont
de
ceci
par
plane,
entourée
la
de nombreux
et
sonde
courant
zones
cylindrique,
gaine
A,
B,
ionique
est
des
po-
qui
contraire,
du
caisson.
C.
zones
de
fonction
de
déterminer
applicables
sphérique
plasma
sonde
la masse
les
permettent
un
le plasma
courbes
méthodes
la
indication
toujours
ces
dans
référence
respectivement
diverses
d'une
La
Sauf
trois
l(V)
de
contenant
sera
et électronique,
géométrie
X~.
source.
sur
données :
sonde
la
référence
A et
années
dimension
du bâti
la
zones
recueillie
immobile
plane
L �
Debye
de
pour
caractéristique
La
suit,
de plasma,
géométries
la
sonde
la masse
référence
ionique
de
seulement
de
longueur
distinguer
. Les
zones,
champ
une
dernières
depuis
1581.
représente
d'un
de mesure
tout
densité
(35)
161,
connue
Cependant,
l'information
ces
par
d'ailleurs
LANGMUIR.
de
recueillie
que
grande
de
jusqu'à
littérature
est
électrostatique
l'interprétation
figure
l'absence
plus
la
sonde
travaux
on trouve
capteur,
articles
la
théoriques
161.
ou
à des
Dans
ces
électronique.
la
63
la
. Dans
fonction
la
de
distribution
la
condition
en
collecté
ionique
I.
I est
sont
qui
la
de
signes
la
V ,
cette
fonction
de
la température
potentiel
.Au
- V
le
C'est
un
de
la
fonction
courant
S est
référencé
relation
la
quand
valable
Les
la
par
est
distribution
est
pour
étant
plus
sens
des
sonde
employée,
moindres
I
ou
élément
carrés
et
et
toute
le
sonde
isolé
cause
des
relation
contre,
par
des
de
courbe
1241.
méthodes
est
59 :
elle
être
de
sonde
n'est
est
faites
détection
anisotope.
par
des
synchrome
indirectes
assimilé
sonde
Cette
le milieu
la
la
V .
géométrie
de
peuvent
de
ions.
ci-dessous
= V -
V
sphérique quand
celle
des
électrons
de
potentiel
formes
(V)
dans
2.22
le
par
nul.
plongé
V
énergie
la
est
p à
à celle
rapport
plasma
les
I
maxwellien,
potentiel
par
V
isotrope,
de
F(E),
de
corps
en
flottant
électrons
d 2 1e
sonde,
analogiques,
un
par
distribution
successives
directes
lesquelles
une
I
Le
n .
courant
au
rapport
potentiel
pour
méthodes
au
au
valable
que
la
la
plasma
tout
1/2
de
des
le
électronique
rapport
dérivations
dans
de
convexe.
potentiel
électronique
V
surface
énergie
électrons
= 1
( -*f-) 1/2
�s dV 2 s
F(E)
le
un
densité
par
des
soit
électronique
définir
pour
se porte
négatif
mobilité
au
en
flottant,
auquel
est
. La
reliée
est
où
Il
grande
- F(E)
T
la
potentiel
potentiel
plasma.
et
sous
ions,
2.21
peut
distribution
V ,
plasma
courants
et
I.
1
on
électronique
électrons
sonde
est
recueilli
opposés.
e
zone,
courant
la
que
des
somme
1=1 -
Dans
des
énergie
satisfaite,
généralement
courant
le
B intermédiaire,
zone
à un
numériques
polynôme
64
T
I
. Pour
la
suit
loi
unplasma
de variation
1=1
courant
électronique
donnée
ci-dessous :
exponentielle
eV
1
le
maxweilien,
exp.
S
2,23
e
est
où
la valeur
du
courant
électronique
négative,
référencée
I
V ,
et
la
est
Vq
T
est
la
tension
la
température
La
dérivée
d'une
décade
du
où AV
en volt
(voir
figure
courant
du
motive
souvent
courant
un
de
peut
nulle
par
définir
en
par
le
pour
d'une
capteur
des
est
décade
disparaît.
de
de
variation
I .
faibles
la bonne
sur
du
Cepotentiel
aspect
d'électrons.
électrostatique
valeur
interpréCes
valeurs.
caractérisé
A cette
d'inflexion.
le
vient
analyseur
plasma
potentiel
diverses
I
courant
une
pour
2.24
expérimentale
surtout
d'un
l'emploi
du
du
d'obtenir
permet
pratique
à la variation
I
point
autour
évidence
formule
I
= 501+0 AV
correspond
.Le
gaine
La
courant
lest:
e
difficulté
tation
par
à V ,
rapport
(35)).
La
- V
l(V)
du
logarithmique
T
par
plasma
électronique.
électronique.
température
au potentiel
la
courbe
la
potentiel,
être
peut
mis
en
façons :
développement
de
fonction
dérivations
potentiel
en
coordonnées
la tension
successives
V.
(voir
du
courant
le maximum
V
semi-logarithmiques
I
où
e
de :
p par
il
dV e e
(voir
figure
l'on
ou la
dV e
de
(35)).
figure
(35)).
valeur
65
détection
- par
à l'aide
d'une
d'inflexion.
MICHAU
en
sonde
Un
tel
ce
plus
- 1'0
est
retrancher
nique.
figure
courant
par
de
méthodes
de
1
n
surface
est
rela-
sur
le
le
facteur
On
sonde
qui
suppose
le
ce
temps,
comme
nous
le
au
correspondant
k
1/2
2,25
%
sonde
et
calculer
est
potentiel
n
la
la densité
électroe
densité
connaissant
du
assez
courant
I p. La
certains
délicate :
I
la
courbe
l(V),
point
B,
d'intersection
des
A
sur
la
asymptotes
f(Vc).
et
SMITH
nos
sur
de
la
les
ont
la
courbe
En
électrodynamiques
ces
sondes
étaient
aux
points
A et B obtenus
potentiel
A)
ont
comprises
des
montré
entre
à partir
étude
sur
plasma,
les
en utilisant
et trouvent
extrêmes.
nous
(point
effet,
une
électronique
extrapolations
applications,
défaut.
fait
densité
du
autour
l(V)
entre
1601
I
par
de
précautions
8
point
détermination
un
donnée
à la
=
log
Dans
valeur
rapport
dans
expérimentale
la valeur
par
la mesure.
I
la
la valeur
une
paragraphe.
de
permet
d'autres
4,3
de
de
caractéristique
sondes
par
surface
évolutif
peu
S
expérimentale
la
de
I
et
T ,
de
électronique
relation :
la
de
nombreuses
la
formule
(35),
surface
ce même
prennent
tracé
de
même
dans
GOODALL
est
au laboratoire
référencé
potentiel
loin
détermination
auteurs
le
de
donné
Cette
trouvé
prendre
.Le
ailleurs
valeur
plasma
de
S est
du
potentiel
plasma
du point
propriétés
réalisé
au moment
potentiel
nécessite
verrons
par
les
a été
potentiel
connue
jamais
souvent
V ,
faut
le
que
au
effet,
il
masse,
qui
utilisant
potentiel
1541.
En
n'est
du
asservissement
dispositif
Remarquons
tive.
et
couramment
prenons
et
estimons
mesures
que
la
comparatives
la
densité
avec
les
densités
trouvées
deux
densités
déterminées
que
les
d'une
sonde
électrostatique.
des
par
66
En
mesure
une
en
locale
les
simples
oeuvre
la
conclusion,
du plasma
principaux
des
par
sonde
électrostatique
d'en
permet
T ,
paramètres,
mesures
de
définir
de
et
potentiel
des
par
n .
V ,
fait
qui
De
la mise
plus,
courant
méthodes
est
assez
facile.
deux
Cependant,
- faibles
à 0,3
0,03
températures
eV
d'ions
de vitesse
� V.
v.
lie
ont
à l'utilisation
Nous
allons
nomènes
à prendre
conduit
des
un
sondes
de pollution
de
que
le
surface
condition
est
condition
cas
En
divers
sont
de
par
la
éléments
Ce
le
potentiel
de
gaz
de
collectées,
avec
l'amplitude
de mV,
fait
de
est
par
la
des
les
des
stable.
phé-
sondes
Cette
températures
la
la
la
un
zone
d'une
surface
ne
fréquence
collectés
courants
sont
B,
V appliqué
et
se traduit
T .
De
plus,
interaction
et les
pas
par
élargissement
température
fonction
locales
variations
potentiel
apparaître
dans
phénomènes
et
et
faibles
un même
pour
surface
ces
des
sillage.
la théorie
de
présente
valeur
absorbés
caractéristiques.
également
uniforme
la mesure
surtout
la
quant
surface
dans
soit
dizaines
surface
de
de
précautions
des
discuter
effets
de
surface
l(V)
l'inégalité
préoccupe.
phénomène
augmentation
couche
chargées,
varient
de
caractéristique
une
la
si la
quelques
différents.
comme
de
de
potentiel
les
effet,
nous
qui
et
Effets
pour
de
dépouillement
et
surface
V.
respectant
nombre
fondamentale
primordiale
électroniques,
de
de
potentiel
certain
points,
11.5.1.2.
est
K
� v
et au
ces
développer
Une
à 3000°
(300
électroniques
d'énergie).
- faisceau
nous
des
étudiés :
plasmas
soit
fondamentales
caractéristiques
particules
linéaires,
de balayage
complexe
de
la
et
tension
V.
67
La
caractéristique
et
OYAMA
électrique
que
ont
1611
Hertz
et
entre
Hz
Notons
la
que
GONFALONE
pompage
Cet
composée
surface
par
deux
du vide
est
a été
aspect
la
de
conditions
nettoyée
par
de balayage
fréquence
à hélium
d'un
sont
mauvaise
d'autant
comme
déterminant
l'a
dans
le
plus
montré
choix
du
liquide.
de
potentiel
bien
cristalline
surface
cristallins
ne
nécessite
uniforme
soit
connue,
matériaux
bombardement
surface
une
être
peuvent
employés
pour
2 mn,
-
sous
ont
graphite
utilisé
inférieures
organiques,
à
10 mV.
ne
être
peut
donné
qui
varie
vide,
de
10
nettoyage
rapidement
varier
de
par
dans
le
poli
obtenu
présente
Ce matériau
cristal
de tungstène
170 mV.
amorphes
d'excellents
dans
un
Torr,
matériaux
GODARD
vitreux
après
1631.
vide
les
par
révolution
constant
bon
aggloméré,
- carbone
polymères
sous
surface
contre,
gazeuse
surface
BUJOR
de
potentiel
Par
chauffage,
montré
de
orienté,
de
potentiel
l'a
En
phase
cristal
électronique
comme
son
à géométrie
sonde
un
par
- le
en
ces
sonde
soit
montré
de balayage
dans
la même
ont
raisons :
construite
voit
définie
circuit
Ils
fréquence
d'hystéris
amorphe.
- une
temps
effets
un matériau
Les
absorbés.
gaz
que
un
proposant
une
par
quelle
ces
que
cryogénique
une
de
pour
obtenue
qualité
1621.
en
HIRAO
d'hystérésis.
5 Hz.
L'obtention
soit
effets
effet
la température
que
et
un
couche
électronique,
1000
marqués
à la
à celle
identique
bombardement
ces
disparaissait
l'hystérésis
était
étudié
équivalent
quelques
alors
présente
avec
ou
sans
dépôt
résultats.
optiquement
un
tir
de
et
fusée
par
dégradation
des
variations
a été
utilisé
nettoyé
par
en Norvège
thermique
de
au
potentiel
GRI
par
161.
de
68
et
BERTHELIER
ILLIANO
BUJOR
variations
de
subies
en
présence
faible
que
de
carbone
des
sillage
dans
un
Si
en phase
de
du
résultats.
d'un
point
carbone
des
comparative
variations
connait
cristal
de
du potentiel
sont
des
20
fois
plus
solvant
agent
colloïdal
d'une
et
utilisé
sonde
par
avec
sphérique
1651.
des
surfaces
qu'à
se dégradent,
(pression
par
de graphite
maintenant
donne
qui
nettoyé
comportement
il n'empêche
capteurs
le
de plasma
faisceau
gazeuse
subissent,
ensuite
études
l'on
potentiel,
ces
aggloméré
recouvert
pour
les
que
par
méthode
en un
surface,
d'oxygène
graphite
ILLIANO
une
par
vitreux
d'excellents
du tungstène.
celles
ultrasons,
de
potentiel
et
-
a montré
1631
tungstène
a donné
et
1641
la
matériaux
avec
les
longue,
à cause
des
atmosphérique,
de
cycles
vide,
et
des
faibles
traitements
variations
de
performances
qu'ils
périodiques
plasma,
vide,
pression
atmosphérique,...).
Pour
à ces
pallier
nous
effets,
utilisons
diverses
techniques.
et
dans
certains
mination
dans
-
d'aquadag.
expérience.
ont
C.
sont
le
caisson
du
nettoyage
Ceci
est
Le
temps
est
de
l'ordre
Le
de
lors
recontamination
de
temps
d'une
est
aussi
reconta-
jours.
et nouveau
du montage
capteur
(graphite
quelques
à l'alcool,
capteur
pratiqué
d'aquadag
excellents.
de
du
électronique
recouvert
graphite
résultats
Les
chauffage
permanent
résultats
obtenus
été mentionnés
précisésau
bombardement
par
dépôt
nouvelle
de
l'ordre
de
jours.
-
150°
cas
Les
colloïdal).
quelques
nettoyage
dans
paragraphe
une
du
avec
capteur
une
communication
111.1.3.
1661.
à une
sonde
en
température
carbone
antérieure
et
de
vitreux
seront
69
Effet
11.5.1.3.
ou
plasma
phénomènes
engendrés 'par
par
des
immobiles
sphériques
1681,
est
une
nouvelle
et
ILLIANO
montré
modifié
par
l'effet
des
répartition
la
de
est
sion
ont
cas
un
la
respectée,
à partir
de
(calotte)
la
est
qui
vitesse
la
relation
la
SM
est
électronique
un
de
1671,
faisceau.
un
faisceau
le
de
la
une
sphérique
où
courant
161.
faisaient
élévation
systé-
Leur
conclu-
15 à 20
de
par
sonde
modifications
%.
suivante :
l'inégalité
2'26
doit
électronique
au
V.,
ces
se traduit
qui
de
l'élément
par
de
être
plasma
d'ions
où
les
collectés
déterminée
surface
ions
ont
est
donné
une
par
suivante :
la
surface
= n.e.
du maitre
SM.
couple
2,27
V.
présentée
au
faisceau
par
sonde.
Cette
ci-dessus
ce
étudiés
courant
� v
obtenue
I+
où
été
ont
dans
cylindriques
de plasma
l(V)
face
d'ensemble
mobiles
ondes
autour
électronique
température
dans
Enfin,
jet
sillage
que
sonde
faisceau
courbe
le
de
v.
� V.
1 1 e
est
des
potentiels
d'une
température
dans
que
un
dans
que
montré
1651ont
le
sondes
1651.
études
dans
des
sur
expérimentale
161,
STOREY
apparaître
matique
sondes
et
Ces
collecté
sillage
Les
théorique
façon
de
qui
est
est
relation
respectée
couramment
est
et
notre
applicable
que
l'énergie
cas.
tant
des
que
l'inégalité
électrons
est
faible,
70
Sondes
11.5.1.^.
Nous
utilisons
une
sonde
en
graphite
aggloméré,
qui
du
reste
de
la
L'angle
un
angle
total
sphère.
de
C'est
dans
la
ses
obtenir
sur
la
le
dont
les
et
rôle
10 -8 -
nos
la
d'anneau
vitesse
paramètres
I(V)
de
la
- la
la
calotte
diamètre
isolée
la
calotte
à
de
V.
11,4
peuvent
potentiel
densité
la
Le
ILLIANO
recouvrons
surface
une
bande
de
les
totale
soit
km. s
alors
être
80°
A de
courants
de
un
27
A
510
dans
à -
toutes
3 dB
de
1 k �.
caractéristiques
dans
potentiel
M 9 et M 7
passante
l'ordre
recueilli
10 -
respectivement
des
usuel
au même
amplificateurs
est
ionique,
est
Les
1900 ±
zone
courant
la mesure
plasma
le plus
polarisée
plasma
en
V d'énergie.
l(V)
jet
de
Les
déterminés :
à partir
électronique
=
T
de
potentiel
le montage
représente
sphère
de
par
nous
sphère
sont
température
dans
la
présentent
la
le
l(V).
garde.
(36)
utilisée
près.
d'entrée
calotte -
- le
de
et
limite
qui
de
sphérique
utilisation,
rendre
permettent
Ils
suivants
- la
de
de mesures
figure
ionique
toute
de
de
l'impédance
calotte
3 cm
calotte
à celle
représente
reste
510 -6 A,
La
de
(36)
le
applications.
1,5 kHz ;
solide
caractéristique
gammes
une
comprend
Avant
10 mV
figure
la
de
sphérique
identique
afin
de
calotte,
joue
sonde
1651.
moins
La
pour
une
d'aquadag
uniforme à
montages
60°.
études
surface
utilisées -
de
la
réponse
K.
= 950
mV
V
d'après
l(v),
le
n.
=5,1
courant
de
10
cm
saturation
71
- les
1
au potentiel
et B,
n
densités
plasma,
10
= 7,7
Notons
même
plasma
une
- le
sensiblement
En
SM
S
déterminés
aux
densité
Sphère
S totale
= tt (
points
électrodynamique
de
n
des
rapport
au
sonde
A,
courants
= 5
n
10
cm
courants
des
rapport
1,5)2 2
1,77
= tt (1,5) 2 = 7,06
sphère= Utt
de
aires
cm2
cm 2
(1,5) 2 = 28,27
donne
dans
le
10 cm
5,8
effet,
calotte
les
d'après
cm .
qu'une
égal
électroniques,
cm 2
saturation
des
maîtres
ionique
couples
est
soit
h.
72
11.5.2.
L'analyseur
la
Dans
d'une
l(V)
sonde,
courant
plasmas
où
(5 000
à 20
thermiques
est
évident.
sont
Comme
000°K).
relation
en
énergie,
utilisé
et
le
dans
1241
Dans
a été
réalisé
1691.
La
celle-ci
(37)
de montage
1701
nous
que
nous
(37),
le montage(a)
il a été
l'inégalité,
grille
utilisée)
la
sur
10
de
une
le
A,
compte
collecteur.
validité
sélection
distribution
un
analyseur
de D.E.A.
de
double
courant
d'une
température
stage
des
électron�,
électronique
au
sélection.
et est
ce travail
laboratoire
des
principe
de meilleurs
V
le
et
de
de
des
deux
possi-
une
D'après
et
résultats,
le
du
pour
obtenir
courant
une
des
étude
c'est
diamètre
nécessaire
de
surface
de
du
mesurés
mesuré
bonne
fuite
pour
au
de
courant
mesure.
Afin
mm
déjà
la
de
l'ordre
de
fuite
d'améliorer
la
signalés,
à 200°C.
la
qualité
de
l'ordre
sélection
satis-
pour
l'analyseur
capteur,
est
la
étant
doit
qui
du trou --
d'équilibre
de
����'
RUr
fondamentaux ,
grilles
permanent
courant
repr'
aspects
trous
le
capteur
de pollution
courants
rapport
ce
deux
chauffage
10 V.
Les
de
a est
où
effets
par
se dégrade
tension
le
ce
la
de
électronique
à ce problème
de
schémas
donne
A la température
pour
charge
répond
la
dimension
a � À
neutralisés
isolants
suivie
conception
tenu
- les
des
de
son
les
courant
seulement
eV
0,5
fonction
collecter
construit
de
au
ont
les
utilisons.
faire
sont
lors
la
que
restitution
dans
électrons
reliée
fonction
avons
effectuer
pour
- la
qui
est
maxwellienne
représente
Dans
figure
est
LEBRETON
par
la
les
la
délicat
plus
où
électrostatique
ce but
figure
de SCHIRMAN
celui
où
sélection
connaître
pour
cas
1331.
bilités
une
l'analyseur
s�uvent
de
en,
ailleurs
par
énergie
l'intérêt
(2.22)
et
caractéristique
difficile
d'autant
sait
en
électrons
Par
est
on
ions
rend
retardateur,
les
des
la
des
Ceci
ions
de la
exponentielle
électronique.
distribution
par
zone
contribution
du potentiel
fonction
du
la
électrostatique
des
10
charges
de
10 -9 à
est
à la
ce
limite
rapport
A
73
nous
avons
potentiel
10
un
monté
dans
V et
A.
Nous
lyseur
équipé
anneau
ce
estimons
de
pour
électronique
la
sonde
I (V)
le
10
à 5
réponse
de
et peut
être
fréquence
la
fonction
en
de
antennes
contrôle
de
capteur
reliées
à un
conçu
par
directement
donne
les
méthodes
déjà
le
décrites
l'isolant
gain,
Plongé
dans
à la
obtenir
(V) ,1" (V))pour
des électrons.
énergie
en
par
voir
de mesure
de
automatique
RENARD
un
1711
monté
constitué
par
contre-réaction
avec
(38).
figure
ce
plasma
en
est
présente
dispositif
une
fréquence
fP
ci-dessous
sont
des
2
2-28
1/2
respectées :
antennes
supérieure
au
diamètre
d'antenne.
- liaison
continu
semi-logarithmiques
électronique,
amplificateur
de
entretenue
conditions
potentiel
l(V)
radiofréquence
- d distance
$de
à
de l'ana-
maximale
coordonnées
distribution
fR
si les
inférieur
plasma
automatique
oscillation
au même
porté
successives (I'
Dispositif
Ce
deux
est
sensibilité
traitée
la température
11.5.3.
la
fuite
l'analyseur
développement
obtenir
pour
de
la
collecteur
M 9.
- dérivations
l'allure
de
courant
A
du
près
électrostatique ;
-
de
cas
l'amplificateur
La
courant
de garde
(V )
sur
- milieu
-
champ
capacitive
les
fils.
de
densité
magnétique
des
antennes
pour
éviter
homogène.
nul
ou
relativement
faible.
un
74
du plasma
ionosphérique
été
testé
en
la
chambre
dans
il n'a
permanence
sous
recueillie
est :
instantanément
de
celle-ci
tion
indique
au
fluctuations
du
tension
dans
simple
d'émission
la majeure
perturbe
des
cas.
L'information
partie
fréquence
et
densité
analogique
ou
digitale
permet
visualisée
sur
- la
forme
la
et
signal,
d'onde
un
de plasma.
de
la
de
source
en
informe
fréquencemètre
L'enregistrement
de
suivre
l'évolu-
l'oscilloscope
du plasma,(bruit
qualité
émission
sur
le
peu
rester
les
densité,
essais
donc
lue
la
a
et peut
fréquence
de
densité
divers
après
- la
forme
la
temporelles,il
laboratoire
excessivement
capteur
qualitativement
superposé
de mesurer
à Palaiseau.
d'antenne
sur
temporelle
ses
celui
pas
sous
afin
embarqué
que
l'O.N.E.R.A.
Ce
milieu,car
ainsi
notamment
caisson
de
être
pour
Conçu
basse
façon
fréquence
continue
ou
discontinue)
ce
Dans
fortement
bilité
modulé
dans
la
par
voir
par
la
par
basse
signal
action
suite
sur
sa
est
capteur
la
source
à mesurer
paires
dans
un
tions
d'impédance
téristiques
1751.
très
la
de
fréquence
est
fR
caractérise
qui
utilisé
définir
pour
de plasma
fréquence
deux
voir
figure
en
fonction
du milieu -
mutuelle
cette
sonde
l'insta-
dans
la
et
choisie
émettrices
(39).
de
Pour
la
principalement
ou
par
densité
STOREY
sont
1721
entre
réceptrices,plongées
géométrie
fréquence
quadripolaire
de transfert
deux
et
une
sonde
ou
imaginé
mutuelle
Z(w)
l'impédance
d'électrodes,
plasma ;
fréquence
à impédance
Le principe
deux
de
signal
stabilité.
II. 5 -h. Sonde
consiste
le
cas
source.
Ce
chambre
un
dernier
donnée
fonction
et température
les
des
variacarac-
1731
1741
75
De
locale
pas
intégrée
et n'est
système,
Ce
plasma.
motivé
mais
de
par
dernier
sur
celle
divers
modèles
que
que
taux.
de
aux
a pour
le
dans
de
de
plasma
aux
satisfaire
sans
d'un
carré
dans
diverses
les
collision
de
côté
le
par
Z dans
calculée
le
plasma
pour
d'excitation
ce
plasma,
bien
toujours
dans
ont
obtenues
courant
le
électrode/
normalisée
(co) a été
comme
est
contacts
l'impédance
cas,
vide
froid"
coins
-=rr
les
source
le
par
"plasma
de
du
laboratoire.
mutuelle
rapport
tous
le
n'est
dimension
informations
dans
expression
Dans
s'efforce
des
capteur
le
de
phénomènes
l'impédance
cette
constant
l'on
ce
à la
correspondant
les
la mesure
sa géométrie
richesse
par
l'impédance
donnée,(électrodes
normalisée
valeur
vide
un modèle
Dans
sur
présentée
que
la
études
et
volume
par
et
de plasmas.
l'impédance
condition
un
obtenue
le
considéré
donc
suppose
est
Z dans
est
l(u)
vide
sur
aspect
nombreuses
au
principe
pasaaffectée
La
rapport
son
qui
élevée
plus
fréquences ,
expérimen-
montages
et pour
une
géométrie
mutuelle
d)l'impédance
expression :
1 -Uê)
0
w
La
de résonance
fréquence
densité
de plasma.
a toujours
une
les
particules.
de
la résonance
de
l'impédance
A la résonance
valeur
Dans
finie
ce
cas,
des
l'équation
détermination
collisions
ci-dessus
non
nulles
devient
de
entre
au voisinage
seulement
Z_
2.30
= 1
f2
z0
f(f-jve)
v
fréquence
fréquence
de
la
infinie
théoriquement
l'amplitude
à cause
la
permet
collision
d'excitation.
totale
donnée
par
la
relation
1.12
et
f
76
Dans
des
thermique
CHASSERIAUX
afin
donnée
développé
et
al.
en
de
déterminer
1761
est
chaud"
où
l'agitation
négligeable,
le
calcul
et
al .
ROOY
par
donné
des
abaques
la température
nécessaire
et
géométrie
des
à partir
anti-résonances,
fA2
Notons
(40).
la
que
théorie
électro-
la température
déterminer
pour
une
pour
f
est
175¡,et
électronique
f résonance,
voir figure
courbe �
la
dans
présentes
plus
ont
chaud"
"plasma
Il a été
caractéristiques,
fréquences
"plasma
n'est
électrons
complexe.
plus
un modèle
nique.
Un
Certains
supplémentaire.
courbe �
= f
\ les
des
pour
- une
la
par
- une
que
magnétique
ce
nous
f =
gyrofréquence
f
harmoniques,
premiers
à la
(41)
figure
fréquence
haute
hybride
à la
anti-résonance
avons
du
l'intérêt
apparaître
développé
fréquence
fA.
du
contrôle
en particulier
pour
a été
par
champ
l'étude
de
capteur.
DEBRIE
Le
1741.
utilisée
sonde
de montage
schéma
de
Le module
le
et
plasma
de
la
de
l'impédance
fréquence,
dans
permet
mutuelle
Ce
et
densité
et
sation
champ
le
dépouillement
magnétique.
une
�
en
sur
RENARD
la
décibels
de
des
(39).
l'analyseur
impédances
en
excitation
par
et
figure
à l'aide
même
fonction
le module
différence
(dB).
utilisé
pour
déterminer
du milieu.
Dans
ce
souvent
l'homogénéité
sont
obtenu
rapidement
normalisée
est
réalisée
représenté
modules
pour
d'obtenir
capteur
caractériser
le
vide
est
Izi est
des
L'enregistrement
spectre.
dans
de
les
la
dans
1,18,
voit
La
de
à la
difficulté
1731)ont
apparait
voir
suivantes,
résonance
relation
On
STOREY
Il
précis.
anti-résonance
anti-résonances
f H donnée
bien
particularités
- une
et
cas
des
une
entraîne
statique
auteurs(CHASSERIAUX!761,
dans
le problème
traité
magnétique
champ
simples,en
particulier
en
cas
la
l'utili-
l'absence
77
11.5.5.
La
le
est
principe
le
forme
V G
collecteur
barrière
ions
du
courant
à la
appliqué
Vni G
aux
interdit
des
le
ions
courant
aussi
les
porté
au
de
la
Dans
la
les
analyseurs
En
le
portons
de
référence
La
la
que
grille
fait
potentiel
négativement
sous
la grille
du
est
G� repousse
être
voisin
toujours
à la masse
l'analyseur
l'impact
doit
boitier
dernier
ce
eV ).
de perturber
et
embarqués
L'ensemble
de
du
collecteur
positive
�
la
porté
G 2 polarisée
le
au
(eV
evol
avons
positif
l'accès
variations
G
comme
corps
nous
par
par
plasma.
faibles
les
dont
capteur
à un potentiel
interdit
grille
du milieu.
photo-électrons
nous
La
grille.
collectés
potentiel
en C pour
ce
qui
(42)
figure
secondaires, émis
collecté.
la masse,
aussi
collecté
électrons
d'être
eV plus
de
portée
G
retardateur
schéma
de potentiel
la même
première
le
grille
d'énergie
Sur
variation
La
à potentiel
donne
(42)
figure
suivant.
une
C des
d'ions
Analyseur
est
qui
source.
dérivée
du
dl/dV G1
courant
collecté
de
permet
déterminer ;
- l'énergie
La
maximum.
vitesse
des
moyenne
ionique
ions
être calculée
peut
la
par
du
position
à l'aide
de
la
retation
2.11.
la
courbe
être
peut
ne
à
qui
est
sont
être
de
par
de
pour
les
le
les
collection
et
utilisé
a été
étudié
cas
de
du
l'ordre
de
un
en
20 mm
de
de
analyseur
caisson
La
Les
études.
courant.
de
en prenant
la
largeur
dispersion
en
vitesse
relations
plasma
sont -compris
à une
Les
le
dans
Nous
l'analyseur
Ce
présentés
par
déterminées
cône
réduit
tube
dispositif
possède
cet
de 5 mm
a été
au paragraphe
BERTHELIER
ce
ionique
utilisé
avons
d'un
espèce
de
ci-dessus
indiquées
vitesses
L'analyseur
400.
construit
1531.
un
nos
longueur.
et résultats
énergie
2.12.
dans
dans
vecteurs
à l'avant
analyses
aussi
que
collection
l'adjonction
intérieur
relation
utilisées
dont
géométrique
la
par
en
maximal»
l'amplitude
fréquemment
celles
cône
de
1/10
calculé
peuvent
la dispersion
angle
de
lorsque
ce
à 8°
diamètre
seulement
111.2.4..
un
utilisé
Nous
capteur
avons
78
de masse
II. 5 -6. Spectromètre
on
Quand
un
plasma
un milieu
veut
à plusieurs
espèces
à une
espèce,il
seule
Les
identifier
voir
faut
le
à prismes
magnétiques
la nature
des
d'ionisation
degré
un
utiliser
de masse
spectromètres
ions
dans
dans
de masse.
spectromètre
trois
comprennent
fondamentales ;
parties
- une
optique
- le
dispositif
- la
détection
d'introduction
de
du
sélection
courant
des
ions
à analyser,
des
masses,
aux
correspondant
ions
sélectionnés.
Notons
nécessaire
types
de
devant
d'ajouter
spectromètres
en technique
du
vide
le principe
d'un
l'analyse
pour
une
l'optique
milieu
neutre
il
d'ionisation.
source
commercialisés
largement
est
Ces
couramment
sont employés
1771.
Les
suivant
que
divers
du
de masse
analyseurs
de
dispositif
sélection
se
peuvent
en deux
classer
grandes
catégories ;
- sélection
ou
aimant
mouvement
et leur
charge
+ continu,
+ haute
+ continu
ions
séparés
Z étant
z;- ,
- sélection
Les
sont
ions
permanent).Les
déflexion
par
par
un
champ
séparation
fréquence,
plus
sont
le
par
magnétique, (électro-aimant
suivant
leur
de
nombre
quantité
de
charge
électrique,
temps
résonance
de vol,
cyclotronique
haute
fréquence,
séparés
suivant
monopole
le
et
rapport 14
quadrupole.
77
11.5.5.
La
le
est
principe
le
forme
V
ions
du
appliqué
VG1
aux
interdit
des
ions
le
courant
les
porté
au
première
la
Dans
les
analyseurs
du milieu.
En
plasma.
le
portons
référence
de
la
La
fait
faibles
que
et
positive
ce
du
�
la
négativement
sous
grille
est
repousse
G
doit
être
voisin
toujours
à la masse
l'analyseur
l'impact
de perturber
du boitier
dernier
eV ).
potentiel
collecteur
le
au
la
porté
polarisée
L'ensemble
de
l'accès
variations
G2
positif
eV^-j (eV
avons
embarqués
comme
corps
nous
G
grille
dont
capteur
à un potentiel
interdit
par
la
ce
qui
grille
par
de
portée
les
secondaires, émis
photo-électrons
nous
La
retardateur
schéma
(42)
figure
grille.
collectés
potentiel
eV plus
en C pour
collecté
collecté.
la masse,
aussi
la même
électrons
d'être
aussi
de
à la
G
grille
d'énergie
courant
le
de potentiel
barrière
Sur
variation
La
à potentiel
donne
(42)
figure
suivant.
une
C des
collecteur
d'ions
Analyseur
est
qui
source.
dérivée
du
dl/dV G1
courant
collecté
de
permet
déterminer ;
maximum.
La
l'énergie
vitesse
ionique
des
moyenne
ions
être calculée
peut
la
par
du
position
à l'aide
de
la
retation
2. 11.
la
courbe
être
peut
ne
à
est
qui
sont
être
de
par
de
pour
les
le
les
collection
et
utilisé
a été
étudié
cas
de
du
l'ordre
de
un
en
20 mm
et
de
de
analyseur
caisson
La
Les
études.
courant.
de
en prenant
la
largeur
dispersion
en
vitesse
relations
plasma
à une
Les
le
Nous
l'analyseur
Ce
avons
d'un
présentés
par
déterminées
cône
réduit
tube
dispositif
possède
cet
angle
de 5 mm de
a été
au paragraphe
BERTHELIER
ce
ionique
utilisé
L'analyseur
400.
espèce
de
ci-dessus
indiquées
vitesses
dans
sont-compris
construit
1531.
un
nos
longueur.
résultats
énergie
2.12.
dans
dans
vecteurs
à l'avant
analyses
aussi
que
collection
l'adjonction
intérieur
relation
utilisées
dont
géométrique
la
par
en
maximal»
l'amplitude
fréquemment
celles
cône
de
1/10
calculé
peuvent
la dispersion
lorsque
ce
à 8°
diamètre
seulement
111.2.4..
un
utilisé
Nous
capteur
avons
78
11.5.6.
on
Quand
un
plasma
un milieu
de masse
Spectromètre
veut
voir
à plusieurs
espèces
à une
espèce,il
seule
Les
identifier
faut
le
à prismes
magnétiques
la nature
des
d'ionisation
degré
utiliser
un
de masse
spectromètres
ions
dans
dans
de masse.
spectromètre
trois
comprennent
fondamentales ;
parties
- une
optique
- le
dispositif
- la
détection
des
ions
des
masses,
d'introduction
de
du
sélection
courant
à analyser,
aux
correspondant
ions
sélectionnés.
Notons
nécessaire
types
de
devant
d'ajouter
du vide
le principe
d'un
l'analyse
une
l'optique
milieu
source
neutre
il
d'ionisation.
commercialisés
est
Ces
couramment
sont employés
1771.
Les
suivant
pour
largement
spectromètres
en technique
que
divers
du
analyseurs
de
dispositif
de masse
sélection
se classer
peuvent
en
deux
grandes
catégories ;
- sélection
ou
aimant
mouvement
ions
permanent).Les
et
leur
charge
+ continu,
+ haute
+ continu
Les
ions
sont
séparés
Z étant
m v
- sélection
déflexion
par
par
un
champ
séparation
fréquence,
plus
sont
le
par
magnétique, (électro-aimant
suivant
leur
de
nombre
quantité
de
charge
électrique,
de
temps
résonance
vol,
cyclotronique
haute
fréquence,
séparés
suivant
monopole
le
rapport
et
quadrupole.
y- .
79
Le
la
que
dans
pression
le
décroissent
l'analyseur
- les
à une
nent
ou
trons,
des
détecteurs
inférieure
pression
inférieures
en
cas
des
étant
ne
à
de
un
l'optique
difficultés
faible
sur
barqué
ions
très
flammes
notre
et
afin
le
en
dans
son
La
rayon
dans
de
plasmas
différentiel
dans
et
bien
des
étudiés
plasmas
dispositifs
analyses
un
prélèvements
région
et
= -
l'entrefer
courbure.
des
ci-dessus
sur
il
à haute
a été
pression
facilement
adapté
em-
les
d'analyser
l'ionosphère,
le
La
le
détection
une
et
être
pour
Conçu
plasmas.
de
spectromètre
à
l'extracteur.
détection.
B2
des
D de
représente
de
de l'ion
1781.
l'avons
fois
R2 =.
2
R :
nécessitent
Torr) les
des
Nous
(43)
condition
d'accélération
champ
Les
THOMAS
implantation
M.V
B :
neutre
d'élec-
des
entraîne
qui
par
simplement
figure
nos
l'étude
1811.
enlevant
et
la
pour
1801
alimentations
spectromètre
tension
10
pour
d'effectuer
soufflerie
ses
des
fonction-
Faraday
études
pompage
1791.
1781
réalisé
laboratoire
La
de
m
d'ions,
à
utilisons
magnétique
en
problème
équipé
extracteur
et négatifs
utilisé
de
corps
pas.
fusée
positifs
le
pression
multiplicateurs
les
pour
10 Torr).,
supplémentaires
Nous
à prisme
raisons ;
dans
"channeltron",
impose
pression(inferieure
se justifient
masse
à
la
meilleur
Torr.
condition
pression( supérieure
avant
1
deux
parasites
cage
les
10 Torr,
d'autant
pour
décroît
lorsque
multiplicatrice
à
Cette
réactions
classiques
à
continue
structure
pressions
à forte
fortement
ceci
faible,
de
probabilités
est
spectromètre
est
dispositif
- les
de
d'un
comportement
aimants,
du
schéma
figure
mobile
de
la masse
cette
montre
(4h)
fond
chargé
dispositif
du
caisson.
M, si V est
la
est
2.31
80
Les
été
mesurées
par
caractéristiques
et nous
THOMAS,
TABLEAU
7 :
Ce type
de la masse
l'énergie
est
diminuée
de
spectromètre
initiale
l'énergie
effet
avec
en
une
pic
de l'ion
quantité
le
tableau
ont
ci-dessous.
SPECTROMETRE
permet
de
l'ion
énergie
constante
à un
initiale
même
la
l'appareil
de
connaître ;
ions,
dispersion
correspondant
de la
DU
dans
de
MAGNETIQUE
-
étalonnage
moyenne
MASSE
des
En
un
résumons
- la nature
- la
après
les
CARACTERISTIQUES
DE
connue
principales
du
source
donné
est
et la
de
considéré,
l'ion
analysé.
spectromètre ( 6
d'ions,permet
repéré
Va,
par
2,31
la
3 %),
détermination
la tension
la tension
relation
500 +
V.
Si
d'accélération
devient
81
=
MV
avec
V
de
tension
M
détection
Enfin
de
la
courbe
et
électrostatique,
est
de
l(V )
définie
la
par
= 6
V 1 + V a
la
la
du pic
forme
du pic
La possibilité
trois
caractéristiques
utiliser
cet
et
poles
le
font
II.5. T.
la
est
relation
sation
du
tension
2,5.
des
La
jauge
l'argon
gaz
la
couverte
est
linéaire.
Les
ou
l'air sec
avec
autre
section
il
faut
efficace
tension
la
appliquer
des
une
a conduit
du
des
émission
quadri-
section
des
souvent
d'accélération
ci-dessous
montre
gamme
est
qui
La
de
de mesure
150 V.
de
L'échelle
étalonnées
de
d'ioni-
électrons.
commutables.
très
le
efficace
utilisée
une
électronique
comme
150 V.
tient
=
valeurs
à
de
pour
Four
un
de
compte
d'ionisation ;
p vrai
Les
ces
1791.
neutres,
à la
présente
relation
nous
mesure
utilisent
fréquemment
sont
Celle-ci
énergie.
la même
énergie
pour
six calibres
jauges
une
de
à l'énergie
utilisée
par
en
ions,
en
liée
électrons
dérivée
Bayard-Alpert
densité
est
la
sa hauteur.
lors
les
gaz
correspondant
d'accélération
Torr
d'un
sensibilité
considéré
gaz
10 -3 a10-9
mesure
La
sur
à ionisation
à la
proportionnelle
10 % de
que
l'analyseur
dispersion
analyseur
L'ionisation
donnée
par
initiale.
a d'énergie
autre
expérimentateurs
d'un
Jauge
a V
qui
n'est
d'obtenir
Certains
précéder
la
à
importantes
appareil.
l'ion
obtenue
(42)
donc
représente
largeur
de
du pic
figure
2.32
500
coefficient
2.33
p lue ot -
a.
sont
données
par
le
tableau
ci-dessous:
82
8 :
TABLEAU
POUR
En
jauge
est
la
somme
diverses
=
P
mation
n n
des
neutres
la
par
dans
la
II.5.8.
est
un
triques
continu
quadripolaire
et
ions
de
La
p. ;
gaz
à la pression
est
de
donnée
entretient
une
limite,
l'infor-
la
concentration
la
par
relation
de masse
sont
HF
de
en technique
classique
séparés
par
superposés,
barres
quatre
condition
de
fuite
densité
utilisé
alternatif
composée
la
représentative
La
Spectromètre
Les
quadripole.
la
2.3U
où
est
chambre.
L'appareil
partielles
de
p.
1
supérieure
jauge
l'indication
gaz
pressions
a.
1
fois
constante,cent
recueillie
S
divers
l'enceinte
Dans
pression
de
CORRECTION
GAZ
QUELQUES
présence
des
DE
COEFFICIENTS
l'action
appliqués
reliées
filtrage
pour
deux
de
champs
à la
à deux
un ion de
du vide
élec-
structure
1821
charge
1831.
unitaire
s'écrit :
m -
AV
2.35
83
A :
constante
du
V :
amplitude
de la
spectromètre,
Par
on
obtient
du
filtre.
un
passage
Les
résumées
dans
tension
variation
linéaire
appliquée.
linéaire
de tous
caractéristiques
le tableau
TABLEAU
HF
9 :
dans
les
le temps
pics
principales
de
de masse
de
QUADRIPOLAIRE
DU
d'un
SPECTROMETRE
V,
spectre
l'instrument
ci-dessous.
CARACTERISTIQUES
la tension
sont
84
Pour
nous
Cet
nous
sommes
est
appareil
référés
à diverses
utilisé
pour ;
vide
limite
comme
en
analyser
d'un
développée
corps
chauffé
au paragraphe
recherchant
douteux
avec
l'hélium
ce
gaz
sous
dans
les
le
vide.
et
Une
en
fuites
spectre
Voir
la
telle
annexe
1831.
figure
au
(8),
composition
du
application
est
3,
éventuelles
quand
1771
dans l'enceinte
présents
en plasma.
obtenus
spectres
spécialisées
qualitativement
111.1.3.
- détecter
en
les
les
exploiter
revues
fonctionnement
- connaître
dégazage
et
dépouiller
on
sur
arrose
l'installation
les
points
gaz.
i
35
III -
OBTENUS
111.1.
DE
FAISCEAUX
DE
DANS
PLASMAS
LA
CHAMBRE -
EN
INHOMOGENES
DE
L'ABSENCE
LA
STRUCTURE
CONFINEMENT
Nous
en
PLASMAS
CARACTERISTIQUES DES
allons
de
l'abscence
les
présenter
terrestre
magnétique
champ
obtenus
plasmas
par
dans
l'enceinte
des
l'étude
grandeurs
suivantes ;
- le
faisceau
- la
densité
de
et
plasma
sa
structure
le
long
de
variation
et
le
de
l'axe,
gradient
du
radial
à la
- la
-
avec
diffusion
dans
excessivement
gence
du
diminuer
faisceau
volume
faisceau
plasma"
(voir
n'a
est
figure
par
est
d'après
n'est
de
la
pas
la
Structure
faisceau
champ
magnétique
étudiée
pas
car
des
ions.
axial
sur
les
atteint
15°.
(2,6)
les
ce
on
parois
qui
du
longitudinale
d'ions
de
relation
45) :
plasma,
extrait
neutralisation
l'ordre
conservatif
le plasma,
dans
ce
sont
phénomènes
à interpréter.
complexes
Le
chauds
caractéristiques
d'un
inhomogène
111.1.1.
le
principales
L'influence
fortement
électronique,
d'électrons
l'injection
- les
plasma
ambipolaire,
température
- le bruit
sa plage
et
En
le
par
au
sa
diver-
somment
a
en
recombinaisons
tant
que
le
la
voit
source
les
considérer
caisson,
se traduit
la
demi-angle
négligeant
peut
du
de
faisceau
que
"courant
relation
le
de
ci-dessous
86
3,1
nYO vi e 7r rYO dy = n y Vi e 7T ry d Y
et
sont les densités
aux abscisses
respectives
n
n y 0
et y
sur l'axe y du caisson
yn
et
du faisceau
aux abscisses
respectives
rayons
r les
r
Cette relation
peut s'écrire
où
et y.
yn
n y 0
3'2
y
d + t got
2
r
yo
La
(45)
figure
obtenues
les
satisfaisant
rimentale
des
et la
de
pour
du
raction
des
de
gradient
suivant
le
dans
l'axe
de
faible.
10
ou
Dans
cm ,
du
la
champ
source
cette
par
les
les
de
densité.
qui
suivant
d'après
la
0,015
m pour
de
rapide
(2 à 3 m)
parois
dans
où
parois
densité
faisceau
3,2
à l'inte-
se manifeste
qui
à la
par
diffusion
se perdent.
donc
de
ce
au potentiel
impose
due
est
impose
Il résulte
formule
L'accord
r .
la courbe
expé-
le milieu,et
ils
l'axe,
un
fort
un
gradient
une
plasma
champ
variation
100 mV/m.
La
m de
avec
structure
plasma
111.1.2.
de 2,5
de y
électrons
vers
de
longitudinal
électrique
valeurs
certains
électrons
de
moins
décroissance
de plasma
La
a et
15° pour
grandes
faisceau
réflexions
générale
de
valeurs
variations
et théoriquement
expérimentalement
en prenant
est
les
représente
Densité
environ
zone
action
magnétique
de
zone
la
sur
de
travail
où
densité
la
source
retenue
le
gradient
peut
être
au niveau
confinement.
est
située
à une
longitudinal
réglée
de
entre
l'émission
est
distance
le
plus
10 et
électronique,
87
A
neutraliseur
sont
aux
température
une
tion).A
A cause
de
fortement
densités
distancede
des
radial
la
où
diffusion
l'équation
10 4 cm-3
T
=
650°K
- n
=
2,26
10 cm
T
=
6700K
sur
les
(m s
la
par
vers
donne
l'allure
ambipolaire -
En
stationnaire
qui
v2
n
de
) coefficient
Cette
v2
A
mental
rayon
(m)
est
la
donnée
R et
par
de
un
les
bords
de
ces
Durée
de
et
en
où
charges
elle
s'annule
gradients.
vie
des
considérant
comme
gradient
des
ambipolaire
vérifié
est
existe
suivantes ;
nous
électrons
un
régime
le verrons
devient ;
= V
e
diffusion
d'ionisation
a (s -1 ) fréquence
v
en régime
est constant
établi.
où
diffusion
Diffusion
régime
il
caisson
maximale
(46)
figure
du
parois
est
D a
D
valeurs
4,5
ambipolaire ,ce
2,4
les
élec-
d'auto-neutralisa-
(condition
obtenu
la même
l'émission
que
avons
faisceau-
cependant
=
densité
La
On obtient
suffisante
m nous
2,5
interactions
à condition
extrêmes
caractérisé
la
paroi.
modifiées.
soit
les
extrêmes,
- n
pertes
est
qui
centre
sur
valeurs
du neutraliseur
tronique
du
ces
la
peut
caractéristique
1
le
terme
source
qui
s'écrire
V
n
relation
longueur
ambipolaire
caractérisant
relation
longueur
3,3
ne
131.
suivante
de
pour
diffusion
une
cavité
du mode
fonda-
cylindrique
de
88
1 (2.4) 2 + ( 7T 2
L'étude
le
que
stationnaire
régime
diffusion
de
qui
la
est
diffusion
donné
3,5
ambipolaire
montre
1841
principal �
mode
par le
131
de
s'écrit
D
s
P
La
si
de
A ce
A «
cm et
30
�ou
s
On
son
peut
cm
0,5
inverse
le
cas
La
grandeur
T
qui
s
solution
le
où
caisson
de parfaite
qualifiée
A et
sont
A
de
l'ordre
accessible
autre
à la mesure
que
la
durée
est
de vie
la
fréquence
des
électrons.
façons
post
d n
dt e
la
dans
n'est
deux
- par
dont
est
ambipolaire
respectivement.
de
procéder
diffusion
est
qui
A2
décharge,
dont
l'équation
s'écrit
D
a
n
3,7
est
D
n �+ (t)
er
L'utilisation
de
car
densité
la
d'une
pendant
disparition
distorsions
de
la
sonde
=
n �*�
(tj
er
électrostatique
la post-décharge
du plasma
par
caractéristique
n'est
diffusion
l(V).
exp -
pour
pas
sur
-§
A
t
enregistrer
la mieux
les
3,8
la
adaptée
parois
variation
1831
entraîne
1511,
des
fonctionnement
du point
de
C'est
cette
durée
de
de
source
est
la
deuxième
vie
des
électrons.
Le
est
représenté
sur
à la
au
constant,
à la masse
une
passante
dans
Les
(47).
des
Ils
ne
car
le
la
la
avons
du
La
(25).
autour
la
la modulation
de
variation
par
est
qui
la
densité
calotte
la
de
à potentiel
polarisée
de
L'amplificateur
a
courant
|5^|
sont
de
courant
sur
présentés
détermination
variation
et
estimer
pour
pour
collecté
obtenus
la
la perturba-
cas
perturbée
utilisée
figure
KHz
de
point
précédemment
de montage
présent.
100
ce
d'un
(3,8).
11.5.1.
résultats
pas
la
courant
cas
de
3dB
permettent
électrons,
densité
schéma
paragraphe
à -
de
nous
de
variation
Dans
que
identique
que
autour
source
importante
décroissance
est
la
carré".
"signal
méthode
décrite
déjà
bande
la
régit
de
moins
beaucoup
fonctionnement
assimilée
sonde
est
qui
l'équation
d'un
à l'aide
du milieu
tion
modulation
par
la
sonde
figure
de vie
durée
la
suit
la
T
variation
courant
de modulation
et la constante
est limitée à
de temps
2,5 ms
AI du
Nous pouvons
seulement
conclure
par la. self des bobines.
que la durée de
vie
des
électrons
résultat
concluant
peu
obtenu
dans
plasma
en présence
loppons
en
qui
permet
cet
exemple
inférieure
est
les
mêmes
la
le
2,
calcul
détermination
plasmas
où
les
ions
étudiés.
de
synthèse
est
égale
les
parois
soit,
200
la
La
111.1.3.
- Mesure
électronique
caractérisé
les
courants
ne
sur
peut
la
être
courbe
inférieurs
de
diffusion
la
durée
r
ce
au
de vie
nous
n'est
de
100 ps.
avons
pris
pas
le
du
caisson
et
un
cas
dans
faisceau
un
déve-
ambipolaire
et
électrons,
des électrons
de vol
dans
un modèle
dans
un
les
plasma
atteindre
pour
faisceau
de
12 kms
électronique
sondes
=
courant
qui
le
des
l'ordre
de
ce
pour
I
vie
calcul
moyen
définie
de
sera
pour
coefficient
température
log
source
du
durée
par
la
de
qui
confinement. Nous
environ
ps
à celui
comparer
de
pour
au temps
ce
présentons
magnétique
thermiques,
fait
le
nous
fonctionnement
trouvons
que
sont
En
de
nous
numérique
de
Si
ms.
pouvoir
structure
Notons
simple
pour
conditions
de
annexe
la
c'est
à 2,5
que
électrostatiques :
pour
f(v)
de
par
plasma
un plasma
une
Ip.
partie
la
température
maxwellien
linéaire
qui
pour
est
90
un même
de
plasma
Nous
avons
compare
+ la
sonde
à calotte
décrite
+ une
et
ILLIANO,
antérieure
a été
sonde
en
en
désorbés
enregistrant
donnés
de
dagazage
C
sur
est
et la
la
chauffée.
N.
rapport
par
le
fil
C ,
ristique
à la
de
diamètre
avec
(48
et
temps
la période
Nous
(49)
V
de
d'azote
nous
avons
considérons
donne
délivre
générateur
le montage
l'énergie
Vo polarise
de balayage
pour
dans
pouvons
sur
la
carac-
pour
la
sonde
le
le
négativement
les
où
du
et nous
utilisé
dissipé
compor-
dynamique
dégazage
repousser
le
filament.
le plasma
pression
du
l'influence
résul-
atteint
au
dus
étudié
la
annexe
important
sphère
dans
que
de
En
un
sont
chauffage
l'augmentation
différents
tension
a).
résultats
Nous
quand
désorbée.
la molécule
surface.
deuxième
constater
de la
deux
et les
désorbés
température
d'hydrogène
de
(48 b).
figure
On peut
sous
Ces
totale.
flux
flux
échauffement
spectromètre
pression
la
les
filament
électrons
émis
chauffé.
disparaît
complètement
1611 ;
de
temps,
son
du
des
c).
la
lorsque
figure
et le
calcul
(48
Torr.
instants
Les
figure
de
de
sur
représentées
un
Le générateur
par
la
4 cm
communication
premier
4 lors
sphère
figure
10
La
un
la
pendant
de
l(V).
téristique
de
une
dans
partielles
peu perturbée par
à des
repérer
en partie
sphère
dégazages
sonde
est
pression
filament
de
colloboration
pressions
d'eau,
brefs
de la
dégazage
en
les
Dans
la
fait
la
sont
vapeur
les
tement
vitreux
étudié,dans
le principe
développé
sont
avons
de
grandeurs
est
100°
recouverte
aggloméré
II.5.1.4.
par
la température
dernières
tats
graphite
1661.
dégazage
(3)
carbone
a été
présenté
Nous
masse,
en
au paragraphe
Ce travail
vide
dans
en permanence.
chauffée
de
obtenues
température
par
colloïdal
graphite
les
constatons
la
Nous
d'eau
bruts
est
vapeur
arrivons
sont
que
donnés
par
de
l'hystérésis
d'eau,
molécule
à la même
essentiellement
les
courbes
la
caractéest
polarisable,
conclusion
responsable
que
de
la
K.
HIRAO
pollution
91
La
des
électroniques
tableau
deux
ci-dessous
(50)
figure
sondes
résume
TABLEAU
DE
un même
trouvées
températures
MESURE
PAR
ELECTRONIQUES
SONDES
variations
dans
COMPARAISON
TEMPERATURES
Ces
étudiées
les
10 :
les
donne
des
courants
plasma
en
et
le
°K.
DE
DEUX
ELECTROSTATIQUES
mesures
montrent
par
l'accord
des
résultats
obtenus,
+ que
(0 3 cm)
peut
être
utilisée
+ que
doit
comme
être
nous
la
la
déterminée
par
l'avons
indiqué
la
sonde
en
toute
calotte
graphite
colloïdal
faisceau
de plasma
confiance,
dans
température
au
de
recouverte
sphérique
paragraphe
un
orientée
II.5.1-3.
face
au
flux
92
noter
en plus
le potentiel
plasma
On peut
la
sonde
de
surface.
la
sur
décale
qui
(50)
figure
est
de plasma
écart
Cet
sonde
ILLIANO
les
sondes
travail
et
est
méthodes
où
le plasma
la
théorie
des
qui
caractérise
l'avons
a été
du
de
la
avec
de
est
Nous
tension
grille
'aussi
plasma
nous
que
électros-
avec
DEBRIE
avons
Nous
décrites
aux
utilisé
paragra-
allons
Le
en
de
des
dans
semi-
coordonnées
du
l'évolution
électroniques
températures
comme
électrons
obtenue
chauds
par
méthode
a été
le
dans
nous
"décrochage
la possibilité
11.2.2.
étudiée
en valeur
mais
avec
ne
deux
absolue
donne
pas
sources
ci-dessous.
excessivement
principale
le plasma
abaissement
fonctionnement
et préciser
est
avant
au paragraphe
le plasma
que
dispositif
source
deux
connue.
bien
est
sonde,
des
ces
environ.
signalé
décrire
- la
courbes
d'électrons
Cette
intéressant
entre
magnétique
champ
quadripolaire
maximale
3000°K
dans
V .
du
différents
plasmas
remarquable
à l'absence
les
trois
11.2.2.3.
avons
électrons
résultats
potentiel
sonde
par
1851.
pour
électrique
111.1.4. Injection
de la
du
collaboration
déjà
L'accord
l'augmentation
au paragraphe
de la neutralisation"
des
en
fait
obtenus
La température
d'injecter
obtenues
électroniques
confinement
le
signalé
4. La mesure
communication
sonde
sur
courants
de plasma
potentiel
mesures
(51).
figure
Notons
logarithmiques
2 et
voir
on peut le
comme
relative.
résultats
essentiellement
la
mV
du potentiel
II.5.4.
sur
présentés
550
et radiofréquence
Les
sont
variation
courbes
d'une
l'objet
électrostatique
II.5.1.U.
phes
par
de
chauffage
radiofréquencg, quadripolaire
a fait
et
de
des
Comparaison
Ce
et
les
mesure
une
toujours
et par
l'ordre
comparant
tatique
de
est
du
l'influence
déjà
simple
décrite
et
appelée
comprend ;
S
à
de
93
- la
source
de
une
seulement
de
filament
montée
montée
diffusion
et
sur
le
mobile
Le
délivre
gaz
p
peu
le
dans
la
source
perturbé
dans
nement
et
plasma
initial
le
la
et
la
et
subit
courant
de
Les
conditions
à quelques
minimale
est
aux
de
tension
est
qui
modifie
le
un
gradient
de
S
n'est
plasma
en tenant
par
ne
S
l'intensité
de
de
S 25 (tension
compte
doit
décharge
dans
chauffage
de
deux
trop
donc
est
décharge
critères :
être
pas
de
dense
limitée
de
de
doit
être
celle-ci
est
5 10
Torr)
décharge
de
travail(p �
suffisante
fonction
la
pour
de
tension
la
V
25 V.
p
à
rapport
par
de
référencée,
pas
conditions
expérimentales
pour
cette
étude
suivantes :
pression
est
S
source
initial
Le plasma
la puissance
par
L'efficacité
pressions
Les
les
source
de
l'injection
p ,
totale
à la valeur
pression
p .
produit
initial ;
l'ionisation.
et
la
suivant :
décharge
recherchées
plasma
- la
pression
Cette
de mA.
dizaines
provoquer
de
contrôlé
décharge
au plasma
rapport
le
Comme
la source
p .
référence
le nouveau
de variation.
être
(alimentations
S .
de pression
peu
cathode)doivent
de
une
avec
(9)
figure
caisson.
la pression
celle
la
est
qui
S
La source
S
peut être mise en fonction81.
conducteur
fait dans un milieu
qui est le
initial
- le
par
remonter
à la pression
plasma
une
augmentation
se
au
source
est
sous
de
source
décharge
potentiel
la masse
V
la
double
cette
par
de pression
décrit
fait
S
le
sensiblement
à la
fonctionnement
déjà
plasma
face
appelée
circuit'électrique
relié
pas
de
schéma
Le
anode.
décharge) 'h^est
fond
le
suivant
et une
cathode
chauds
d'électrons
source
plasma
valeur
6
10-5
T
n
produit
1,25 +
S
la
source
S
1 seule
Torr,
480 + 15
- Source
par
(°K)
0,05
10
(cm J)
: Tension
de
décharge
35 V
Courant
de
décharge
30 mA
sous
la
sont
94
La
de
série
log I
courbes
recueillis
niques
f(V)
=
la
par
- dans
calotte
la
tanément,
tt, 3 tt/2 courbes
est
tronique
très
différentes.
tales
et
en
les
les
de
résolu
que
C'est
un
les
- les
calotte
face
simulTT
6=0,�,
sources
directions,
montrer
de
la population
élec-
de
densité
ces
sonde
très
et
réponses
expérimen-
sont
quelles
par
inverse
sondes
que
de température
populations,
la précision
électrostatique ?
délicat
à résoudre
il ne
électrostatiques
peut
suivantes :
hypothèses
deux
deux
les
quatre
de mesure
des
la
avec
S
par
à partir
problème
la méthode
dans
semblent
ces
méthode
électro-
1),
maxwelliennes
cette
et par
courants
une
par
5, 2, 4.
retrouver
Peut-on
de
limites
3,
deux
caractéristiques
général,
être
de
les
Courbe
suivant
résultats
composée
obtenus
par
produit
orientée
correspondantes
Ces
produit
le plasma
est
résultats
sphérique ;
(52).
figure
les
représentent
le plasma
= 0 voir
faisceau, (C
qui
calotte
- dans
au
donne
(52)
figure
sont
populations
avec
maxwelliennes
la même
origine,
- la
température
ment
supérieure
à celle
Suivant
log
expérimentale
voir
dessous ;
tirer
le potentiel
l'ordonnée
(voir
La
la population
chaude
� 3
froide T .
est
de
envisageable
la
est
façon
large-
Tel.
de la
hypothèses ,1 'exploitation
caractéristique
en
plasma,
la population
la
la population
courbe
décrite
ci-
(53).
figure
2) térise
ces
= f(V)
I
1) définit
de
T .
T de
La partie
et
T
au potentiel
la
densité
plasma
(point
à un maximum
il correspond
la plus
On peut
chaude.
température
effet
1)
expérimentale (courbe
éloignée
tracer
à un
c) Y
la
à gauche
droite
facteur
dans
la
de V
2 d'où
près
de e
caracl'on peut
en portant
relation,
2,25) ;
Y
=
c
a n 2
T e2 01/2
3,9
95
Par
3) la
courbe
3 qui
et
froide
sa
de
permet
densité
déterminer
la
par
des
différence
1 et
courbes
de
la température
2 on
obtient
la population
relation
=
Y - B Y C
Le
de
rapport
densité
est
n /n
n
Tous
les
éléments
cas
traité
sur
donné
Te2
(yB y c)
n
et
T ,
connus (T ,
figure
(53), les résultats
T
=
504
°K
T
=
1760
°K
ci-dessous,
l'équation
par
le
sont
la
3,10
Tel 1/2
a. n
rapport
dans
n /n )
le
sont
= 0,156
n 2 1
Afin
d'une
log
courbe
(voir
où
relations
le
2,23
et
nous
traitée
portons
tracé
électronique
avec
résultats
sur
la même
est
donné
par
+ n2
Te2
la
figure
la
ceux
courbe
relation,
2,25).
1 T
les
ces
comparer
avons
courant
e
où
pouvoir
nous
théorique,
= f(V)
I
de
valeurs
k Tel -
numériques
FFT
à la
correspondant
courbe
expérimentalement,
n
=
=
T el
1,25
504°K
4
=
n
T e2
A
10 5 cm
n
x 0,156
=
1760
=
Constante
= 1,95
10
cm
-3
°K
exemple
prise
à
10
arbitrairement
pour
cet
96
V
V
=
I
280,62
e
exp
3,13
81,8 exp
0,0434
V � 0 en Volts
variation
du
et
courant
I
et
La
variation
théorique
un
décalage
en ordonnée
l'allure
que
tiel
de plasma
l'effet
de
où
deux
sont
courbes
4 sur
repérée
constante
à la
rapport
courbe
s'intéresse
à la
est
la
près
courbe
représente
se traduit
qui
du
excepté
près
une
courbure
présente
par
On
expérimentale.
identique
expérimentale
figure,
vérifie
poten-
due
gaine.
expérimentales
donnés
une
à
on
absolue.
valeur
obtenue
I
car
arbitraire
à la
par
Nous
courbes
unité
non
de
des
la
en
courbe
la
bien
e
0,152
dans
avons
développé
2,
5,
le tableau
TABLEAU
PLASMA
11 :
OU
3,
4 de
la
figure
cette
méthode
et
(52)
ci-dessous :
MESURE
DE
LA POPULATION
COMPOSEE
suivant
DE
DEUX
TEMPERATURE
ELECTRONIQUE
MAXWELLIENNES
DANS
UN
EST
les
les
résultats
à
97
de
L'analyse
modèle
population
dont
de
de
théorique
froide
S
source
Cela
implique
tout
processus
la
que
plus
durée
étaient
importants
wellienne
dont
température
densités
neutre
les
la
des
v
et
libres
parcours
beaucoup
dans
la machine,
avant
chaude
à celle
de
des
vie
on
grands
les
de
sont
se perdre
et
Cette
méthode
le
est
une
centrées,
issue
source
82.
faible
plus
effet
En
seule
ces
max-
population
Aux
températures
de
collisions
de
de
quelques
l'ordre
que
si
fréquences
électron100
Hz,et
m environ)
A _.(100
e-n5
Pendant
leur brève
existence
seulement
heurtent
électrons se
la
électrons.
l'enceinte.
que
de
la
que
population
issue
correspondants �
moyens
plus
à la
intermédaire.
les
v .
montrer
maxwelliennes
obtiendrait
étudiés,
à un
comparaison
électrons
des
serait
électron-ion
sont
parois
plasmas
deux
sensiblement
de maxwellianisation
processus
et
de
composée
correspond
et la
la
semblent
maxwelliennes,
est
électronique
la plus
la
deux
ce tableau,et
aux
processus
de
refroidissement
d'analyse
de
la population
ne
peut pas
exister.
sonde
par
électrostatique
- les
le gradient
et
dans
le
de
tableau,
dans
de
faibles
pour
du potentiel
le
plasma
I
permet
précision
l'asymptote
disymétrie
0 =
on
comme
n/2 et
ne
n /n
du
système
peut
le
voir
3 TI/2.
varier
peut
que
� 30
n ,
cas
la
un
pas
limites ;
ne
qui
de
réponse
la
sonde
correct
dépouillement
aucun
présente
de
autour
la
f(V).
=
de
l'amplificateur
vers
des
mesures
densités
� �
100
tend
n
- Si
n
de
des
et
la
angles
ionosphérique,
ne
Log
les
aux
rapport
lacunes
sillage,
perturbent
proportions
plasma
caractéristique
de
en particulier
- Si
intérêt
effets
densité
- Le
des
présente
électronique
est
l'ordre
qui
très
de
60
caractérise
faible �
dB ne
�
la
1
permet
pas
la population
dynamique
d'extraire
chaude
de
avec
la
caractéristique.
La
figure
(54)
illustre
ces
deux
cas extrêmes
des
modèles
théoriques.
98
manière
D'une
cas
dans
ces
pour
détecter
trons
chauds
dans
10 -3ni
La
de
1 cm
de
une
de
relation
10
A.
De
telles
part
des
d'un
analyseur
chauffé)
- HENRY
électroniques
pour
sont
ces
étudier
la
étudier
deux
1861
1871
sure
a été
actif
pour
plasma
maxwellien
réelle
de
L'étude
Z(w) ;
par
du
population
laboratoire
par
une
effet, '
est
de
et
7,73.
d'autre
de
fuites
les
ce problème
avec
les
deux
le
où
la
mesures.
plus
densité
chauds
Elle
modes
plasma
1 %.
Des
10 5 cm -3
pour
consiste
différents :
de
l'impédance
Le principe
un
simulation
originale
électrons.
déterminer
=
densités
faibles
deux
10
dans
n2/nl
de
méthode
d'ondes
de
cette
me-
11.5.^-.
deux
de
spectre
contre
tout
chauds
rends
doit
POTTELETTE.
forte
chambre
une
antennes.
les
R s(w)
Ces mesures
de
suivant
de
permet
de propagation
a de
des
plasma
rapport
chaude.
en
sérieusement
le suivant :
signaux
non
S(w).
entre
de
écart
S(w)
sont
Pour
et
des
un
la partie
la maxwellienne
par
la proportionalité.
valable
donner
sont
recueillis
corrélation
il y a proportionalité
d'électrons
présence
dans
a proposé
le
qui
passif,
obtenir
avec
courants
électrons
propagation
au paragraphe
présenté
+ mode
corrélés
dans
entre
Z(w)
est
cours
études
plasma
des
distribution
de
dipoles
+ mode
transfert
en
par
fonction
un
densités
mesures
- STOREY
des
par
dans
des
actuellement
étendre
d'aborder
caractériser
rapport
plasma
à obtenir
très
la haute
développées :
a montré
pouvait
Le
maxwellien.
travaux
être
un
plasma
les
perturber
dans
10 -13 A ;
difficiles
capables
longitudinales
l'on
de
d'élec-
température
au potentiel
sont
peuvent
1241
K de
1000°
adaptés
quantité
préoccupe
(en particulier
méthodes
doivent
et
mieux
présence
mesurer
pour
courant
parasites
D'autres
que
le
2,25
la
nous
qui
dépouillement
des
pas
faible
de l'ordre
est
sensibilités
courants
de précision
densité
surface
la
le cas
nécessaire
de
sont
en
isotropes
est
qui
10 2 cm -3
d'après
cm ,
ou
de
difficultés
ne
et
électrostatique
maxwellienne
population
sensibilité
2
les
sonde
identiques,
maxwelliens
ionosphère.
maxwellien
sont
précis
10 -4 nl � n2 �
sonde
où
électrostatique
l'analyseur
la
générale
informations
actuellement
développées
sur
la
au
à
99
Devant
de
l'incapacité
et
complexe,
de
pables
hasard
Les
des
d'injecter
antennes
des
de
en modes
chances
ces
de
méthodes
20
recueillie
basse
les
le bruit
les
conditions
le plasma
dans
de
issus
signaux
entre
sont
les
composantes
et
surtout
suivant
basse
facteur
sur
de
magnétique
du
avec
des
deux
de
la
par
sondes
Enfin
distantes
le niveau de
bruit
est
de
par
(55).
à
100 KHz
1 MHz,
la
par
harmoniques
de
la
magnétique
de
confinement
fréquence
la tension
un
de
types
On y remarque
le
un
(39).
figure
différents
multiplie
d'impé-
à travers
spectre
sur
sondes
adaptateur
à l'analyseur
représenté
résonances
dans
de
transmise
instables
la présence
du
réseau
dans
niveau
la
de bruit
particulières.
de
la
à utiliser
au paragraphe
100 KHz) les
de
gamme
figure
champ
est
à
amplificateur
analyseur
fonctionnement
confinement
signalé
un
obtenus
la
régimes
Le
déjà
résultats
Hz
20
la
est
fréquence
des
100
Dans
le montage
l'influence
pour
à un
sphères
représentés
de
qui
chacune
signaux
Les
l'a
la maîtrise
que
le plasma
fréquence(
différentiel.
transformateur
d'un
avec
ce problème
Notons
raffiner
propagation,
recherché.
relevé
deux
(sondes,
de
avenir.
doivent
maxwellien
plasma
l'approche
de
ci-dessus,
présentées
méthodes,
proche
dans
comprennent
délivrent
amplificateur
source
inca-
sommes
cm.
sphériques. qui
plasma
un
avons
de
un
diverses
actif),
Bruit
En
dance,
dans
le but
différentielle
nous
actuelles
permettra
obtenir
pour
Nous
de
et
dans
111.1.5.
mesure
de
passif
succès
diverses
simulation
chauds
comparaison
électronique
précision.
possibilités
électrons
par
permettre
en produisons
nous
dans
trouvons
à population
plasmas
avec
qualifier
nous
nous
problèmes,
des
fabriquer
si par
les
ces
avec
source
avec
prudence
le
champ
comme
on
111.2.2.1.
la
l'ordre
1 -
gamme
de
5
10 MHz
10 V.Hz
qui
.
nous
intéresse
100
111.1.6.
Principales
Dans
porté
à cause
des
sur
plus
de
la
leur
les
études
dans
n'en
est
pas
sont
fondamentaux ;
dans
du
sont
v. � V. � v ,
plasmas
sur
les
un
à une
certain
nombre
de
source,
avec
sur
parois
les
subir
un
Cette
durée
de
ou
certain
l'ordre
longueur
leur
de
de
250
la
dans
ps
qui
ions
pendant
qui
des
ions
pour
est
le temps
leur
principaux
existence
échange
de
- ionisation
de
étude
sillage.
sur
qualitative
allons
préciser
un plasma.
sont
extraits
où
ils
argons
modifier
de
de
la
sont
ils
d'analyse,
vol
de
perdus
peuvent
leur
état.
20 V d'énergie
est
à la
correspondant
processus
de transformer
susceptibles
sont ;
du gaz
par
les
ions
primaires,
charge.
par
les
atomes
neutres
rapides
produits -
charge,
- ionisation
faisceau.
2,19
obtenus
nous
peuvent
de
de vitesses
d'effet
et une
ions
appareil
la
chambre.
-
échange
un
très
pour
résultats
l'instant
de réactions
- ionisation
par
dans
les
collectés
Les
les
où
initiale",et
moyenne
études
ioniques,
ioniques
ioniques
l'inégalité
les
Il
intérêt.
mesures
les
(l'argon)
"identité
de vie
faible
Cependant
quelques
populations
ioniques
expérimentale
111.
pour
ionosphérique
processus
vérifier
ionique
l'instant
nombre
les
ont
du plasma ,
aspects
plasma-véhicule
pour
réactions
Entre
un
ce travail
de présenter
population
des
l'approche
fondamentale
à plusieurs
plasmas
et
indispensables
Avant
les
de
D où
efforts
du milieu
présentent
relatif
condition
études
couche
nos
ions
électroniques
connaissance
études
cadre
du mouvement
V.
la
simulation
aspects
les
couches
leurs
sortent
ioniques
ces
de même
la
sur
de
des
dans
importance
dont
simulation
études
connaissance
E et F,que
couches
délicates
les
des
caractéristiques
d'atomes
métastables
par
les
ions
du
101
L'ionisation
des
électrons
à 0,3
du
est
plasma
en volume
Pour
(l'ion
souligné
de
efficace
la
de
cette
faible
de
la part
énergie
(0,1
36 V et
type
la
en
L'énergie
section
de processus
ions
est
-
les
par
ions
grande
primaires
3,14
de
l'énergie
minimale
de
réaction
est
10 -18 cm 2
en
comprise
inexistant
de
échange
de
est
donc
La
énergie).
fonction
efficace
des
l'énergie
gaz
l'argon A + + A ) A + + A+ + e
réaction
(14).
du
la plus
possède
figure
simulés,
Ce
leur
chambre
eV).
- ionisation
sur
vu
impossible
la
dans
section
est
l'ordre
les
plasmas
entre
général
dans
de
est
Dans
les
représentée
plasmas
20
et
30 V.
étudiés.
charge
A + A � * A + A
Ce type
de
réaction
+ la
rne
importante
l'ordre
avec
+
échange
atome
Il
ions
mais
par
de
10-15
5 cm 2 )pour
celle-ci
1881
de
résulte
réaction
des
est
ions
argons
se
un
collision
après
il
échange
de
n'y
a
pas
de
augmentation
modification
simplement
fait
V
ion
sans
lent
de
l'énergie
densité
dans
d'une
partie
densité
d'ions
lents
créée
n i.1
est
20
et
donnée
par
le
des
charge.
La
temps
de
1891,
résonnant
charge
relativement
rapide,
+
milieu,
en
caractéristiques :
efficace
l'échange
d'énergie.
neutre
section
de(4
décroit
d'énergie
trois
présente
3,15
la
par
unité
de
relation
�
=
d n i.1 dt
n
�
a A+-�-A
. y.
n.
3,1 6
102
-
efficace
(m ) section
-a + .
n.
n ,
pondant
à la
vitesse
densités
respectives
vitesses
V..
1
à la pression
à faible
dans
pression
conserver
le
des
faisceau
des
avec
et la
de
simulation,ce
rapport
10
ci-dessous
serons
lents
neutres .
d'ions
est
intérêt
minimiser
pour
les
lents
cet
couramment
peut
être
et
RESTER
celles
des
illustre
Torr
résultats
que
sur
(56)
figure
- ionisation
atomes
neutres
à une
énergie
aucun
atome
est
donc
seuil
neutre
ioniser
qui
ne
inexistante
est
peut
dans
A +
atomes
traversé
de vie
Notons
temps
neutres
la
grille
radiative
que
du
cette
système
afin
de
compris
entre
3 et
30
obtenus
dans
neutres
le
de
les
+
valeur
atome
de
une
de
préci-
enceinte.
de
charge
énergie
est
supérieure
1911.
Dans
l'enceinte
35 V
telle
3,17
énergie
cette
réaction
étudiés.
plasmas
métastables
+
A -+
A +
sont
par
d'argon
de
%. Nous
d'échange
si leur
l'ordre
correspond
de pompage
chambres
rapides
processus
d'atomes
d'extraction
ni
e
gaz
posséder
métastables
d'un
des
n.
il
résultats.
les
notre
étudié
ont,
rapides
dans
par
- ionisation
Les
à travailler
SANIN
utilisée
issus
rapides
éventuellement
peuvent
propor-
effet
ions
leurs
A + A � *- A +A +
Les
de
rapides
directement
Il y a donc
ainsi
1901,
d'ions
A la pression
d'ions
et
initial.
densités
la pression
corres-
V.,
l'enceinte
PIGACHE
rapport
à l'énergie
charge
de neutre
La production
tionnelle
de
d'échange
+A
issus
+e
de
gradient
métastable
sensiblement
l'argon
voir
la
3,18
décharge
de pression.
est
de
à la
1,3
après
durée
La
s
1921.
constante
.la relation
avoir
2.1.
de
le
103
L'interaction
des
trajet
la
mal
du
ions
section
relative
efficace
d'atomes
portent
dans
des
à cathode
sources
A
réaction
peut
rieure
de
magnétique
d'atomes
est
à la
d'autre
métastables
creuse
réaction
part,
part.
Les
dans
de
la
mais
plasma
d'échange
connait
et la
densité
seuls
travaux
la
production
donc
estimons
reste
qu'elle
l'absence
qu'en
source,
que
métastables
d'atomes
Nous
faible.
le
l'on
que
d'une
le
pendant
| 92 |. Nouspensons
confinement
dans
est
la production
sur
excessivement
exister
se produire
difficulté
d'interaction
connaissons
champ
La
faisceau.
nous
de
donc
ci-dessus(3,18)peut
que
cette
bien
infé-
charge.
Plasma_à_une_p_op_ulation_ionique
est
La
l'argon.
trois
de
types
C'est
le
cas
qualité
du
faisceau
-
sonde
La
de
densité
de
moyenne
V.
des
aux
au
calotte
est
ions
sur
A ou
points
produits
deux
par
courants
I
connue
par
la
relation
par
V.
est
B du
ions
vitesse
grande
déterminé
par
liée
avec
sphérique
calotte,
électrostatique,
de masse.
orienté
sphérique
ionique
à celle
log
qui
être
comme
donne
Si
2,27
déterminer
peut
= f(V)
I
faisceau
relation
on peut
de n,
au
face
la
d'après
ailleurs
développement
la
Lorsque
les
considéré
on
la
la
vitesse
calculée
l'a
montré
II.5.1.4.
paragraphe
source,
l'ion
être
peut
d'énergie
spectromètre
saturation
plasma
L'imprécision
d'ions
électrostatique
l'analyseur
- le
courant
et
fréquent
capteurs,
- la
le
le plus
du
faisceau
suivant
dirigée
échange
de
de
charge
saturation
calotte
est
orientée
ne
pas
collectés
sont
l'axe :
sont
ionique
par
contre
collectés.
de la
à l'opposé
à cause
les
Donc
calotte
le
ions
de
de
leur
lents
rapport
orientée
la
des
à l'opposé
104
et
au
face
faisceau
une
Pour
plasma.
la proportion
indique
de
pression
10
n
ÎTÛvT =
du
valeurs
la
quand
d'ions
de
rapport
calotte
lents
est
méthode
n'est
les
n. /n. car
au
est face
somme
la
=
dans
lents
avons
le
trouvé ;
3,20
11,4 %
ÏÏT
valable
ions
des
deux
ailleurs
dus
aussi
si la proportion
et
valable
courants
faibles
collectés
Par
plus
les
pour
sont
n'est
3,19
que
lents
faisceau.
croit ,1' équation
saturation
nous
Torr,
I (AR)
Cette
d'ions
aux
le
courant
lents
ions
et
rapides.
Analyseur d'ions
La
l'énergie
les
est
de
20,
toujours
(6eV
de
6eV et
de
variation
la même
ce
l(V)
leur
désaccord
grille
que
est
V
crées
en
dans
des
la
des
ions
e V
constante
les
dispersion
les
décharge ;
causes
est
due
ions
à
qui
et n'ont
différents
points
de la
quantité
d'une
11.2.2.2.
La
donne
d'accélération
sensiblement
et V .
de plasma
sont
e V
(57)
figure
moyenne
affichée
au paragraphe
entre
La
l'énergie
d'obtenir
permet
tensions
des
pour
dispersion
donné
d'ions
dispersion.
à la valeur
du potentiel
la
leur
constate
avons
enviroN. Nous
traversent
On
supérieure
principales
la
5 V.
10,
l'ordre
et
ions
de l'analyseur
réponses
source
des
moyenne
de l'analyseur
réponse
pas
initiale.
énergie
§Eê2t £ °5ËtîlË_âË_�§§s.ê_5§:S5Êti9.1iË
Pour
permet
la
de
déterminer
relation
2,32
qui
un
gaz
l'énergie
donne
pour
=
Va
où V
est
pour avoir
la
tension
une
donné(l'argon)
du pic
meilleure
initiale
le
précision.
l'ion
V
en
du
spectre
appliquant
considéré
gaz
162,5 -
détecté.
de
l'analyse
3,21
V
On
la
lit
sur
un
voltomètre
digital
105
TABLEAU
ET
12 :
DISPERSION
de
A
l'argon
de
d'accélération
20 V.
à la tension
important
à la
tension
dans
ces
cas.
40
1140
+
20
1305
+
A ++
d'énergie
où
ont
dans
cet
de
Dans
cas
ce
=
une
figure
et
le
58
la
DES
V
outre
le
x
20
x 325
l'ionisation
présente
un
à A et
un pic
�Va2
les
énergie
d'information
important
r. 'écrit
=
22,5 V
3,22
=
20 V
3,23
obtenues
pour
assez
pic
2,32
courbes
de masse
spectromètre
tension
moins
relation
� � V
V
double
spectre
représente
richesse
ARGON
une
162,5
en
IONS
70 V et
à A . La
obtenus.
résultats
D'ACCELERATION
de
décharge
40
distribution
exemple
en
correspondant
Va) =
l'analyseur
voir
tension
Va1
La
ions
V
vérifié
les
TENSIONS
DIVERSES
V correspondant
305
V
deux
A+
les
avons
une
pour
MOYENNE
ENERGIE
AV POUR
Nous
donne
ci-dessous
Le tableau
par
un plasma
On peut
particulière.
contenue
dans
d'argon
le
spectre
de masse.
Enfin
que
la
traîne
le bruit
du
présence
une
de
spectromètre.
spectromètre
champ
modification
fond
que
et
attribuons
nous
avons
magnétique
totale
augmente
Nous
nous
du
croît
constaté
de
confinement
la
ce phénomène
interprétons
Le pic
spectre.
avec
comme
pour
tension
à une
suit ;
l'argon
dans
argon
en particulier
la
source
disparaît
d'accélération
interaction
dans
enet
du
le
1015
1) La présence
de
augmente
dans
et
l'enceinte
Les
réaction
Cette
et
tout
ions
de
A
que
confinement
retrouve
l'on
spectromètre.
la tension
par
A+
3,18 ;
dans
magnétique
de métastable
accélérés
réaction
les
champ
du
corps
ions
se produit
divers
potentiels
la
chocs
par
le
dans
2)
provoquent
le taux
sensible
façon
du
) A
A*
+A
+e.
à des
d'accélération
l'espace
un
présentent
produits
de balayage
"continuum"
d'énergie.
Ce phénomène
est
bien
donne
d'énergie
lyseur
la
sur
présentées
lié
du
22.
La
%
les
des
rapport
Plasma
à plusieurs
avons
fait
de masse
20
N 2
%
20
masses
et
22
N
courbe
seulement
les
enfin
le
du
N
obtenu
spectre
dans
le
(20) �
(22)/N
études
a un
qui
avec
celles
quantitatives
de masse
isotope
le néon
la
et
1/10
Air
0 ,
N ,
où
sensiblement
rapport
l'ana-
ioniques
suivants ;
le
comme
classique
des
gaz
car
spectromètre
populations
sur
0 2et
concentrations
sont
au
égal
d'eau
vapeur
18.
Nous
Ceci
nécessiterait
qui
présent
jusqu'à
des
les
que
processus
interviennent
dans
tableau
la
l),ce
chambre
qui
pour
une
magnétique
ions,
leur
GROLLEAU
plus
d'un
sont
des
implique
à population
plasma
que
au
entreprises
assez
gaz
des
la
pressions
complexe.
menées
celles
Notons
laboratoire.
effet,
complexes. En
par
de masse
spectromètre
systématiques
être
pompage
de
eV,
dispositif
confinement
dispersion,et
1931.
sections
énergie
- le
champ
ions
le
que
est
cryopompe
partielles
plusieurs
sélectif
différentes
d'ionisation.
- les
différentes
études
phénomènes
- le
(voir
des
pourraient
cependant
conclure
pouvons
l'étude
d'envisager
permet
et
une
57.
59 représente
figure
présentes
M =
80
cas
figure
spectromètre
reconstitué
ce
dans
Nous
l'aide
fonctionnement
au
leur
efficaces
d'ionisation
d'ionisation
une
charge,comme
gaz
sont
donnée.
d'extraction
ont
des
et
influence
l'ont
la
structure
sur
montré
l'énergie
CATTIN
du
des
1891
à
107
- les
métastables
propres ;
produire
dans
(60)
figures
paramètres
et
diverses
la température
usuelles.
dans
le
domaines
des
plasmas
fréquences
de
de Debye
des
du
corps
de
qui
1831.
peuvent
Ces
se
spectromètre.
nous
présentons
variations
d'argon
en
caractéristiques
l'azote
secondaires
ce paragraphe
les
longueur
ont
prédissociés
terminer
électronique
neutres
réactions
densités.:figure
-
de
et
(61)
électroniques
-
pour
les
l'enceinte
Pour
les
états
A ,
conditionnent
phénomènes
et les
ions
des
simulés
fonction
de
sur
principaux
dans
l'enceinte :
la température
(60),
de
T
collisions
pour
les
v
et
pressions
en
fonction
ve-i
et densités
T
103
PLASMA
111.2.
UNIFORME
DE
STRUCTURE
source
est
la
structure
dans
placée
le
KAUFMAN,
obtenues
structure.
sans la.
obtenus
comme
l'enceinte
est
Nous
en l'abscence
on
la
dit
durée
- la
densité
du
et
-
l'aspect
Ce
l'action
sensiblement
la
que
la
du
courant
structure
dans
la
ordre
de
1481,
1511.
une
d'un
est
facteur
été
Il résulte
de
homogénéité.
concernent
l'enceinte,
dans
le
plasma,
stabilité,
de
de
obtenus
cette
la
l'ordre
100
ceux
sur
donc
grande
valable.
plus
reflète
de
constante
de
10 ms.
la
durée
Des
divers
durée
le
Nous
l'avons
des
III.1.2.,dans
fonctionnement
environ.
par
qui
le plasma.
au paragraphe
de
axial.
statique
magnétique
électrons
un
d'autant
multiplie
ont
grandeur
meilleure
sonde
la
champ
des
est
obtenus ;
magnétique
machine
vie
évoquée
résultats
dans
chauds
et
magnétique
soit
terrestre,
résultats
sa répartition
d'un
identiques
comparaison
les
représente
courbe
confinement
Ces
les
électronique,
paramètre
la méthode
suivant
conditions
pour
du
ce paragraphe
ionique,
de
Durée
des
électrons,
de bruit
- l'influence
111.2.1.
dans
d'électrons
facteur
la
à celles
rapport
11.3.
des
de
toujours
magnétique,
champ
de vie
l'injection
- le
par
de
et présente
stable
au paragraphe
- la
-
mesuré
LA
DE
multipolaire
présentons
- la
température
plus
PRESENCE
équipée
améliorées
nettement
compensé
EN
VOLUME
magnétique
obtenu
plasma
caractéristiques
résultats
GRAND
CONFINEMENT
Quand
confinement
UN
SUR
La
de
de
source,
La
figure
temps
T
présence
vie
résultats
des
(62)
de
la
de
électrons
du même
expérimentateurs,
de vie
des
électrons
109
111.2.2.
et
Densité
La minimisation
En
généité.
le
des
réflextion
par
nombre
vitesse
électrons
si L est
effet,
N de
moyen
durée
N
sur
pertes
sur
vie
=
T s Ve
les
parois
l'homodu
caractéristique
les
de
l'enceinte
améliore
structure
longueur
réflexions
sa
pendant
V
la
des
la
sur
dans
sa répartition
une
par
parois
caisson
de
élection
donné
t est
3,24
L
Cette
écrite
en tenant
chocs
la
m et
le nombre
ce même
par
un point
de
ce problème
dans
a été
antennes
La
figure
l'axe
du
plasma,
de
l'espace
plasma
elle
stabilisé
vie
plus
est
est
aussi
par
multiplié
électrons
plus
que
grands
multiplié
des
beaucoup
pour
une
du
et
sans
sur
un
mètre
est
suivant,
de
la
à la
aussi
grande
en
qu'en
suivants ;
distance
du
faisceau,
nous
sonde
aspect
aborderons
ionique.
=
(f K
la
utilisé
sonde
résultats
la
densité
obtenus
La mesure
à
/ 2' ).
f p
à impédance
l'homogénéité
de
soit
homogénéité
radiofréquence
fréquence
intégrée
Les
de
telle
son
de
structure
8 %. Une
par
de
répartition
de
caractériser
mesure
capteur.
les
avec
en partie
avons
la
représente
densité
à l'aide
donne
sont
de
de présence
est
auto-oscillent
environnant
beaucoup
entre
moyens
parcours
structure
de Debye
ou quadripolaire
car
la
caisson
paragraphe
faite
qui
sont
durée
(63)
disparition
un
libres
être
peut
magnétique.
Nous
mutuelle
sur
l'enceinte
à 50 longueurs
la
la
qu'approximative
les
que
probabilité
La variation
donc
densité
La
bien
électron-ion
réflexions
suivant
30
implique
deux
de
fait
confinement
structure
confinement.
de
Par
facteur.
de
densité
environ
et
quelconque
l'absence
la
L.
dimension
du
compte
électron-neutre
relation
du
dans
dans
un
110
1. En
de
l'axe
le plan
symétrie
vertical
horizontal
donne
% avec
0,9
un
de
décalage
d'un
un
dans
effectuée
facteur
de
la
déduites
mesures
les
de
plasma
densité
sur
Pour
la
fait
position
1 m d'intervalle
à
une
de
plasma
manoeuvre
1 %. Cette
% et
25
dans
entraînait
111.1.)
variation
forte
d'amplitude
inhomogénéité
m).
0,8
une
fréquence
TT/2 de
sont
sphères
(paragraphe
en
traduisaient
2.
de
de
rotation
les
de
glissement
de plasma
faisceau
qui
dont
capteur
d'amplitude
fréquence
10,
(doublement
un
la
donné,
point
du
variation
une
un
suivant
les
donnée,
angulaire
l'axe
du
et
densité
sont
caisson
suivantes ;
+
Y o
f P
MHz
= 3,672
P
Y o +
= 3,429
f
1 m -
MHz
p
= 38
dB
fP
variations
Les
de
respectivement
plus
fortes
fait
une
de
relatives
que
mesure
6,75
celles
plus
% et
avons
du
caisson
relevé
MICHAU
1541 ;
faible
que
la
celle
du
obtenue
par
la
perpendiculaire
structure
seulement
de
3 %.
sonde
sonde
autre
sont
sont
légèrement
autooscillante
qui
quadripolaire.
sur
information
l'homogénéité
l'axe
suivant
plasma
construit
d'asservissement
dispositif
variation
valeurs
du potentiel
variation
par
de 10 mV sur un mètre
est bien plus
AV
mV environ).
au paragraphe
111.1.2.(100
Le profil
section
une
la
la
que
avoir
plasma
Ces
%.
avec
ponctuelle
la
à l'aide
13,5
obtenues
Pour
nous
fréquence
de
à l'axe
magnétique;
densité
du
suivant
caisson
à 30 cm
de
est
l'axe
un
aussi
la
rayon
dans
fortement
densité
une
amélioré
a diminuée
Ml
111.2.3.
Les
sonde
électronique
Température
résultats
et l'analyseur
à calotte
électrostatique
- les
électrons
sont
- la
température
que
de
celle
la
- la
contrôlée
Nous
fondamentaux
électrons
dans
avons
électronique
lié
électrique
masse
où
sont
à la
reliées
les
De
conservé
car
la
du neutraliseur.
l'effet
miroir
illustrer
différentes
sur
sont
la
Le
de
ce processus,
l'influence
température
portés
sur
du
deux
n'a
et
de
deux
11.2.2.3.
le
refroidissement
la température
plasma
par
confinement
rapport
par
influence
par
contre
magnétique
avons
étudié
la puissance
électronique,
le premier
mécanismes,
est
nous
le tableau
faiblement
neutraliseur,
aucune
structure
de
faible
à la
parois.
deuxième
la
est
au paragraphe
du potentiel
ces
structure
plus
la neutralisation,
contrôle
valeur
est
du neutraliseur.
évoqué
l'entourage
- le
que
maxwelliens,
- la maxwellianisation
des
la
filament,
d'émission
dans
par
montrent
électronique
température
la puissance
par
mécanismes
du
température
obtenus
expérimentaux
le
ci-dessous.
dans
pour
les
d'émission
potentiel
devant
électrons.
deux
toujours
l'entourage
inefficace
sur
est
Pour
densités
du neutraliseur
plasma ; les résultats
112
TABLEAU
DISSIPEE
13 :
DANS
INFLUENCE
DE
LE NEUTRALISEUR
LA
PUISSANCE
SUR
T ,
V ,
n
113
du
L'analyse
- la
du
fait
neutraliseur
un
c'est
positives;
ment
électrique
à la
présence
électrons
résultat
de
la
forte
de plasma
le
la
neutraliseur
condition
est
contre
la température
Par
alors
Ce
qui
décroît
la
tions
densité
du plasma.
maximales
de
à une
prématurée,
la
de plasma.
Les
e
quelques
de
5 à 20
obtenus
avec
oxydes
pour
les
Les
80
à
volts
la
diminue.
obsorbée
minimale
fonction
est
qui
inverse
obtenir
pour
des
varia-
est
ciri
dféviter
fonction
sont
les
�
T
4
8
10
avons
nous
évoquées
T
cm -3
fait
en
n'étant
avons
au
e -
outre
pas
la puissance
dont
100 W afin
typiques
résultats
filament,
raisons
en
de
usure
la
densité
suivantes ;
essais
meilleurs
paragraphe
une
� 14000K
des
abandonné
est
600°K
e -
Nous
à oxydes.
électron
% suivant
puissance
émissif
électronique
= 2 10
e
cathode
des
la puissance
si
favorable
filament
extrêmes
=
n
est
de
température
n
le
un
moyenne
valeurs
lié
de Debye.
longueur
valeur
confine-
réfléchir
peut
de
varie
température
Ceci
Avec
réglée
du
d'auto-neutralisation
- la
de
à une
supérieure
cas
du neutraliseur
puissance
des
strictement
est
phénomène
à dire
le
dans
que
magnétique
densité
fondamentale
valeurs
attendu.
- il
y a neutralisation
par
d'émission
vers
c'est
la
quand
la puissance
plasma
structure
énergie,
montre ;
le potentiel
augmentait.
- la
densité
de
sensiblement
elle
de
diminution
évoluer
diminue
électronique
tableau
les
une
avec
que
cathodes
11.2.2.3.
ceux
à
114
111.2.4.
Nous
décrite
en
et les
Le
résultats
avons
où une
de
réglage
obtenus
sont
sensiblement
l'ordre
et
5.10 5 cm-3
de
10
n2 *
et T
cm
dans
signalées
la
mise
délicat
aussi
caractérisée
n
par
1000°K.
Tel %
de
issue
caractérisée
S
3000°K.
e2
On
est
S
identiques :
initiale
- la
population
par
est
celle
que
source
source
le plasma
dans
méthode
deuxième
cette
- la
population
de
chauds
la même
pratiqué
111.1.4.
au paragraphe
fonctionnement.
d'électrons
Injection
trouve
détection
aussi
des
les
mêmes
électrons
difficultés
chauds
déjà
un
pour
rapport
n2
Nous
et
la base
au
aussi
anode
cylindre
opposée
du montage
filament
utilisé
une
est
est
une
précédent,
voir
de
décharge
pénétrent
dans
le montage
issus
rapides
le
où
différente,
avons
la
alors
longitudinal
que
(9).
figure
une
au
tôle
à diffusion
source
lieu
d'être
de
à la place
grille
Dans
ce
cas
les
dans
le
caisson
grille
la tôle
électrons
l'axe
suivant
ce trajet
précédent
une
était
interdit.
Les
de
totale
4 mA
plasma
source
a des
tension
La
respectivement.
à calotte
tatique
(0,
0,
tt/2, tt, �)
et
l'axe
le
courant
Log
F(E)
I (V)
(V).
du
où
caisson.
de
sonde
et la
La
6 est
Nous
fonction
l'angle
a été
avec
entre
la
le
la
courant
calculée
en
source
est
n .
directions
quatre
la
20 V
électros-
sonde
normale
sur
représenté
I(V),
cette
par
par
de
décharges
suivant
de distribution
F(E)
de
produite
faite
référencée
pas
p
1100°K
T
courant
suivantes :
la pression
=
n'est
celle-ci
avons
collecté
fonction
et
a été
orientant
en
qui
S2
densité
L'analyse
sous
10 5 cm-3
= 6,65
- la
S
par
les
sont
expérimentales
produit
n
10 -5 Torr ;
à la masse
rapport
et
8,5
conditions
à la
figure
calotte
(64)
électronique
des
énergie
suivant
la
électrons
relation
2,22
115
a été
Où
Ille(V)
dérivation
calculé
établi
à l'aide
du programme
de
de distribution
représentée
en
numériquement
HENRY
par
La
coordonnées
1241.
fonction
comprend :
semi-logarithmiques
- la
population
un
présente
accident
du
au voisinage
sonde
accuse
une
où
électrons
les
On peut
plasma.
potentiel
5 V
de -
variation
constater
chauds
sont
Par
une
par
le
courbe
des
populations,
rimentales
méthode
F(E)
soit
acquises
courbes
F(E)
allure,
ce
la
un
ni
Nous
avons
pour
des
le
à deux
utilisé
au
cas
en
développement
qui
informe
courant
populations
dans
coordonnées
la méthode
sur
les
courbes
ont
111.1.4.
Dans
ce
liennes
de pentes
peut
cas
la
être
basée
sur
le
à fortiori
employée
centrées.
et
2
les
la même
calcul
numérique
aurait
111.1.4.
semi-logarithmiques
un
pour
applicable
et
maxwelliennes
le paragraphe
expé-
0, n ,
valable
électronique
est
l(V)
isotrope.
pour
pu
En
log
être
fait
c'est
I
f(V)
=
le
à suivre :
= f(V)
comprend
I
La méthode
différentes.
population
de
densités
sensiblement
deux
1) log
distinctes
5 Volts
densité
des
rapport
est
plasma
méthode
isotrope
traîté
l(V)
délimitées
0 différents
angles
que
du
la
d'aires
le
traîté
montre
seconde
au
rapport
= 4 %.
n2
représentées
à population
plasma
estimé
non
dérivée
plasma
de
avons
Cette
de
F(E)
calcul
obtenues
qui
correspond
caractéristique
donne
de
simple
nous
par
ce potentiel -
de
2 V,
sonde -
le maximum
Volts
la
qui
collectés.
L'intégrale
plasma.
dont
4,55
que
autour
de
potentiel
rapide
soit -
sensible
maxwellienne
principale
- la
population
à un potentiel
3,25
Ill e(V) Iv - Vpll/2
F(E) °
et
donne
électronique
graphique
rapidement
est
droites
bien
du paragraphe
l'information.
composée
de
deux
maxwel-
116
2) log
rectiligne,
voir
applicable.
On
entre
prise
10
et
par
sonde
ou
que
si le
rapport
les
pour
10
tous
analyseur
densités
déjà
évoquées
111.2.5.
Facteur
et
des
des
fluctuations
sont
que
subit
fonction
les
secondes
sont
de la
paramètres
où
cas
est
la
la
initiale
être
et
n'est
envisagée
1 %,
de
et
décharge
des
pression
ceci
absoluement
pas
d'une
rapides
Les
com-
stabilité
du plasma
part.
est
chauds
électrons
peut
seule
du milieu.
densité
des
temporelles
fonction
source ;
ci-dessus
ne
de bruit
d'autre
régimes
de partie
est supérieur
à
n /n
au paragraphe
111.1.4.
fluctuations
des
pas
détection
fréquence
lentes
présente
l'isotropie
électrostatiques
des
raisons
les
la
cm ,
La
pure
vérifier
cependant
Dans
ne
La méthode
(64).
figure
doit
= f (V)
I
et
part
premières
de neutralisation
dérives
lentes
évolutions
de
de
alors
certains
ou
gaine
de
température.
Nous
par
le
facteur
de bruit
caractérisons
Q défini
les
comme
fluctuations
rapides
suit
Af
=
Q
Af
est
un
temps
l'écart
At,
de
moyen
autour
3,26
-^
P
de
fluctuation
la
fréquence
la
D'après
de
fréquence
moyenne
relation
1,8
mesuré
de plasma
on peut
pendant
f .
écrire,
Af
a
2
=
3,27
2
P
mesure
Cette
radiofréquence
Ce
capteur
destiné
à impédance
développé
à mesurer
les
au
a été
mutuelle
laboratoire
fluctuations
effectuée
par
fonctionnant
par
de
BEGHIN
densité
en
et
une
sonde
oscillateur.
KARCZEWSKI
dans
est
l'ionosphère
117
dans
le projet
ARCAD
à la
fréquence
plasma
conçu
fréquence
(bits
voie
65
comprise
de poids
bas
niveau
un
de
envoyé
dans
1951.
entre
100 kHz
la
Hz -
Cet
est
un
11 MHz
est
sur
de
des
deux
une
250
poids
voies
8,92 MHz.
de
de
4 ms. L'analyse
qui
est
intégrateur
voie
une
haut
niveau
Hz mesurée
haut
sur
La
faibles).
Le temps
cet
oscille
qui
mesurer
peut
de
(bits
de bruit
sonde
fréquencemètre
f
facteur
la
de
appareil
et
128 kHz
de
le
déterminer
issu
résolution
fréquence
fréquencemètre
permet
est
enregistrements
de
plasma
signal
projet
250
les
Le
1951.
forts) ;
représente
pour
du
le même
pour
3
et bas
figure
niveaux
d'intégration
enregistrement
de
l'ordre
de
5 10- 4 .
La
plusieurs
heures
l'aide
la
La
fréquence
afin
et
Les
de
de
écart
sonde
résultats
faire
Af)sur
f K
calcul
un
les
de
sont
L'ECART
14 :
stabilisation
enregistrée
Af
mesurée
de
acquises
donnés
toutes
SUR
DE
pendant
sur
LA
3 HEURES
la
source
les
une
FREQUENCE
à
antennes.
minutes
moyenne
le tableau
DE
sur
à deux
statistique(valeur
EVOLUTION
TYPE
a été
auto-oscillante
est
données
expérimentaux
DE
du plasma
radiofréquence
TABLEAU
ET
la phase
d'oscillation
pouvoir
type
après
stabilité
f
heure.
ci-dessous.
PLASMA
FONCTIONNEMENT
118
une
f
de
heure
de
est
P
des
les
reste
de
et
aux
telle
traitements
premiers
la
que
inférieure
de
stabilité
si on
valeur
moyenne
d'envisager
permet
y inclut
le temps
utiles
toujours
1 % sur
à
la
variation
et
souhaités
expérimentateurs.
Aspect
ionique
d'un
L'injection
structure
de
magnétique
la non
de
la barrière
La non
montre
bien
surtout
longues
111.2.6.
cause
tableau
le glissement
%. Une
0,3
assez
expériences
par
fréquence
fonctionnement,
l'ordre
nécessaire
du
de
relative
moyenne
L'analyse
confinement
réflexion
a une
du milieu
peut
de plasma
des
présente
ions
qui
magnétique
neutralité
des
faisceau
de
difficultés
à
d'énergie
par
eV
quelques
sur
efficacité
grande
des
engendrer
une
dans
les
électrons.
dans
instabilités
le plasma.
En
fait
1) les
de
gamme
densité
lération
ver
un
ionique
Va
stable.
régime
de
champ
la
structure
de
E et
qui
B font
de
d'échange
qui
charge
sont
de
faisceau
la tension
il
une
augmentation
de
densité
faut
de
confinement
où
dû à la réflexion
ions
la
un
l'on
pour
du
potentiel
horizontal.
pressions
courant
s'intéresse
d'ions
constant
La
figure
différentes
les
actions
De
plus
l'effet
des
ions
thermiques
ions.
dans
néfaste
en présence
de
la
la
calotte
sphérique
les
conditions
la
fait
courbes
plasma
du milieu.
caractérisé
lorsqu'on
un
structure
a été
par
par
conjuguées
produit
effet
retrou-
pour
du milieu
représente
sous
Cet
d'accé-
électrons
à l'homogénéité
collecté
négatif,
66
l'argon
intérêt
L'isotropie
mesure
large
la présence
par
des
des
partie
structure.
grand
les
1561,et
la majeure
important
par
ce phénomène
expliquons
les
une
10),
de
réfléchir
présente
sur
augmentation
freine
réfléchis
stables
une
d'espace
charges
sont
que ;
2) pour
Nous
d'un
créés
plasmas
8 à
(facteur
montre
l'expérience
tourner
obtenues
identiques
par
la
polarisée
dans
un plan
pour
suivantes ;
deux
à un
119
- tension
d'accélération
- tension
de polarisation
- densité
de
V
= 2 V
a
de
sonde -1,5V
constant,
de
l'échange
les
ions
charge
On
note
en
fonction
Torr,
généralement
utilisées
faisceau
cependant
d'ions
ce
importante
lération
des
rapides
une
dans
et
rapport
8° ;
les
d'introduction
pression
de
le tableau
10
ET
ions
l'ordre
simulation,
il
existe
de
des
perdus
la
courants
des
collectés
et
a été
angle
par
résultats
chambre
sont
ceux
DES
IONS
face
au
effectuée
solide
de
dans
le
chocs
Les
l'analyseur.
d'accé-
moyenne
rapides
lents
dans
tension
à l'opposé
à faible
Torr
reste
du plasma.
la
l'énergie
dispositif
sont
lents
stabilité
ions
Torr,
de
2 V orientée
des
10
pressions
d'ions
+ (AV)
de
obtenus
pour
présentés
ci-dessous :
TABLEAU
RAPIDES
r =
à -
du
de
en
la
mesuré
d'énergie
muni
l'analyseur
Aux
l'influence
avons
polarisée
Le mesure
collection
tube
nous
calotte
faisceau.
voir
ions,
le
assure
qui
à
pression ;
la proportion
mais
Pour
avec
la
isotropes.
un
la
de
constante.
l'influence
courbes
sensiblement
10
par
ces
sont
de
ions
sur
maintenue
plasma
RAPPORTS
15 :
ENERGIE'MOYENNE
I +(AR)/I
+(AV)
EN
FONCTION
DE
LA
TENSION
V
120
Nous
à celui
identique
ions
est
retrouvons
du paragraphe
résultat
111.1.6. ;
à la tension
supérieure
un
sensiblement
l'énergie
d'une
d'accélération
des
moyenne
valeur
6 à 7 Volts.
de
Le
du
ou
faisceau
1 pour
r �
le
degré
un milieu
des
de
est
sensible
initiale
l'énergie
comme
pression
ions.
des
nous
pour
d'un
confinement
une
au
favorable
est
plus
Un
importantes
compromis
une
pression
de bons
qui
doit
peuvent
être
entre
comprise
diffusion
définir
D
avec
la
de
les
10
10
et
le
en présence
contrainte
rendement
v
collisions
des
suivant
Cette
où
décharge
fréquences
faisceau
en particulier
l'argon
l'enceinte.
la
du
e-n
inconvénients.
besoins
expérimentaux ;
Torr
donne
généralement
des
deux
Influence
d'un
d'un
présence
électrons
dans
coefficients
champ
champ
le milieu
de
statique
magnétique
magnétique
est
diffusion
axial
statique
modifiée
et
on
1581,
- coefficient
de
diffusion
parallèle
- coefficient
de
diffusion
perpendiculaire
à B
(3,28),
// - De
à B
à
résultats.
En
peut
étudiée
de plasma
pour
présenter
pris
111.2.7.
la
de
à des
conduit
meilleure,
stabilité
dans
fonctionnement
l'échange
que
de même
disparition
nécessite
de pression
augmentation
fait
pas
avec
constant
d'énergie
est
la
excellente
magnétique
faisceau,
ci-dessus.
conclusion,
une
du
gamme
il n'en
vu
l'avons
un
sensiblement
provient
la
dans
ions ;
En
indispensable
Ceci
l'importance
(r � 0 pour
est
isotrope),
moyenne
peu
caractérise
d'isotropie
l'énergie
charge
r qui
rapport
Dj_ *
e -
(3,29)
v
où
la
et
v
respectivement
sont
totale
de collisions
fréquence
f
coefficient
de
diffusion
libre
la
des
(v
gyrofréquence
électronique
e =
).
D
v . ei
+ v
électrons
D
=
e
e est
e.
mv
e
et
le
121
Pour
de
=
G
0,5
étudié
v
ou
l'ordre
parallèle.
favorise
des
si
10
Le
champ
une
une
sur
sonde
les
le
les
plasmas
gistrant
les
orientée
face
le
(67)
La
d'un
courants
Hz,
D�
est
10
réduit
les
courants
ioniques
�� simulés
est
respectée
avons
vérifié
et
les
les
modifiés
peu
le
toujours
courants
calotte
cas
donné
au
diverses
par
La
montre
la
figure
valeurs
sont
B
vecteur
du
collectés
électroniques
collectés
enre-
sphérique
compensé.
ioniques
1581,
en
comportement
étant
pour
courants
est
la
courants
magnétique
collectés
est
perpendiculaire
obtenues
statique,
des
donc
terrestre
courbes
champ
pertes
collectés
sont
qui
ce
de
l(V)
magnétique
calcul
les
caisson
1581.
source
que
du
anisotropie
que
les
facteur
diffusion
l'axe
Cette
ce
d'un
la
suivant
latérales.
parois
réduit
devant
et
magnétique
habituellement
électroniques
alors
du
théorie
présence
des
champ
réduits
plasma
courants
à la
magnétique
sont
un
créé
de l'axe
caractéristiques
présente
champ
dans
B
long
champ
des
alors
p.
d'un
négligeable
magnétique
Nous
axial,
de
devient
diminution
l'inégalité
dans
et
diffusion
électrons
par
Hz)
de
de
la
entraîne
interaction
l'ordre
est
de
10
1,415
(f,
une
inchangés.
par
une
sonde
que
le
rapport
de
R
relation
R = TV � ~
p
K est
une
constante
voisine
Pour
(T
expérimentales
R vaut
1,5
alo's
(B =
I
0)/l
=
que
de
le plasma
dans
1000°K)
le
(B = 0,86
0,5
rapport
G)
=
et
r
le
un
champ
de
rayon
correspondant
trouvé
1,3.
3'30
de
aux
0,86
G,
expérimentalement
la
sonde.
courbes
le
rapport
est
de
122
La
a été
effectué
orientée
des
On
en traçant
Les
collectés
a B par
quand
rapport
diminution
affectée
normale
à surface
au
courant
collecté
le
il apparaît
contraires
pas
cette
par
le
sont
à la
de
la
mais
forte
dans
présents
les
du
existe
du
champ
la
résultante
que
n'en
est
cas
n'attribuons
du plasma
de
des
électrons
annulée ;
diffuser
la
1,5.
par
conséquence
par
de
pas
les
pratiquement
collectés
et
un
gradient
radialement
calotte
cette
plus
est
champ
entre
poirt
valeur
que
la
condition
est
complexe.
le
absolue
homogène
est
(premier
mètre
aussi
B .
compensé
la
zone
zone
important
mal
fortement
on
quand
orientée
change
ce phénomène
une
avec
relativement
le plasma
sur
du
en tout
varie
s'inverse
interprétons
source
en résulte
dans
que
Nous
diffusion
peuvent
disymétrie
terrestre
champ
créé,
source),
la
l'ordre
dans
échauffement
à une
calotte
n'est
à B ,
à un
est
l'inversion
par
du
Il
imposé.
B
zone de champ
la
la
magnétique
axial
T
parallèle
à B
courants
Nous
caisson
modifiée
le
Notons
B .
champ
devant
l'axe
est
de
68).
effet
énergie
à la
fig.
simplement
En
perpendiculaire
direction.
la polarité
suivant
est
de température
perpendiculaire
de
est
I
est
(voir
diffusion.
électrons
à cette
champ
(68).
figure
électroniques
électronique
de température
Cette
qui
la
la normale
courants
calotte
dissymétrie
magnétique,
direction
les
qu'il
sur
collectrice
augmentation
augmentation
champ
une
une
avec une
l'anisotropie
face
au
rapport
courants
quand
des
rapport
la normale
quand
contre
et
sphérique
semi-logarithmiques
des
2) la température
seuls
calotte
par
représentées
la
à B ,
parallèle
dans
la
constater ;
1) une
est
de
l(V)
coordonnées
sont
électroniques
du milieu
l'anisotropie
courbes
en
développements
courants
peut
les
de
et perpendiculairement
parallèlement
B .
champ
vérification
de un
de
En
mètre
champ
effet
(voir
le
d'entrée
changée
de vol
de
dans
figure
sens
du
du plasma
avec
du
inhomogène
le
fait
distance
magnétique
terrestre
champ
et
par
cette
33),
et
et
le
champ
dans
la polarité
faisceau
zone,
la
de
après
et l'interaction
B .
123
L'idéal
de
dans
beignat
plasma
et
compensé
le
que
eut-été
milieu
un
B
axial
champ
le
où
bobines
des
disposition
Notons
axial
terrestre
et
champ
ristiques
l(V)
de
la
courbe
de la
calotte
quelle
de
l'orientation
les
isotrope,
la
dans
la
statique
magnétique
champ
est
confondues
sont
soit
que
de
le milieu
compensé,
conditions.
ces
l'absence
qu'en
bien
a interdit
du laboratoire
locale
satisfaire
pour
soit
terrestre
champ
faisceau
le
homogène.
soit
L'infrastructure
une
et tout
source
la
que
exponentielle
partie
calotte
caracté-
rapport
par
à
l'axe.
avons
Nous
ration
simple.
graphe
II. 5 -k. a été
Pour
en ligne
structure
nées,
linéaire
est
champ
la
les
d'elles
chacune
à traiter
facile
orientée
dripolaire
en présence
du
courbes
champ
de
noter
peut
la
2 MHz,
harmonique
près
la
(0,427
buons
gyrofréquence
G)
erreur
B
diminuer,
de
imposée
cette
ce
à partir
erreur
qui
G)
au
Cette
sont
alter-
configuration
en
carrée
a été
la
est
présence
de
B
soient
On
entre
peut
alors
valeurs
vérifié
comme
et
1,08
MHz
relation
du
La
penser
théorique
la valeur
le montre
les
le
pour
théorique
Nous
attri-
composantes
rési-
(10 A).
qu'en
et
a 2 %
calculée
figure
(voir
MHz.
concordance
bobines
que
son
1,18,
champ
que
fait
et
= 4,52
f
MHz
4,38
=
haute
les
B
et
qua-
l'absence
en
la figure
(69).
f
plasma
faible
10 % au
sonde
courbes ;
valeur
dans
la
à B
sur
1,1 MHz.
plus
par
rapport
de la
valeur
courant
l'ordre
B .
ces
hybride
Cependant
de B,
transverses
composante
champ
en
gyrofréquence
pour
(0,387
correspondant
cette
duelles
9 cm.
représentées
sur
fréquence
gyrofréquence
donne
(fTT 2 - f ) 2
est satisfaisante.
cette
la
de
et la
par
fréquence
2) B � 0 la
=
une
réceptrices
obtenues
réponses
sont
magnétique
1) B = 0
fbe
de
celle
que
perpendiculairement
On
calcul
est
au para-
magnétique.
Les
Le
et
qua-
configu-
obtenir
pour
géométrie
sonde
une
dans
décrite
utilisée
émettrices
sphères
la
B
axial
sonde
sa
de
comportement
magnétique
dans
modifiée
où
plus
champ
l'expérience
entre
l'espace
d'un
du
en présence
dripolaire
le
étudié
34),
perturbent
augmentant
expérimentale
tableau
le
doit
ci-dessous.
1?4
TABLEAU
16 :
DETERMINATION
DE
B
PAR
LA
y
COMPARAISON
GYROFREQUENCE
Cette
avec
des
champs
créé
champ
ce
LA VALEUR
constatation
à 0,5
supérieurs
uniforme ;
AVEC
qui
avait
de
impose
G si l'on
été
THEORIQUE
veut
travailler
considérer
annoncé
le
au paragraphe
II.i+.3.
Nous
que
paragraphe
confinement
plasma
et
la
chambre
- la
8 % par
mètre
suivant
stables
est
de
soit
100
plage
comprise
- les
respectivement
qui
permet
une
aux
entre
8
de
ci-dessus
ÀD comprise
la
de
de
densité
est
et
de
2
source
de
de
10
1 4000K
entre
simulation ;
l'ordre
densité
9 mm
de
environ,
pour
des
cm ,
électroniques
sont
du
de Debye
longueurs
10
de
faisceau
conditions
de variation
températures
densités
variation
les
variation
l'axe,
- la
plasmas
l'effet
dernier
magnétique
équipée
considérablement
ce
dans
structure
toujours
totalement
presque
améliore
de montrer
d'une
l'adjonction
dans
annule
KAUFMAN,
venons
correspondant
et
600°K,
et
1 mm
ce
environ,
125
- le
de
5
10
pour
des
temps
facteur
d'intégration
- l'étude
un
plasma
uniforme
sensiblement
peut
être
de bruit
du
de
Af
quelques
de
comportement
homogène
en présence
favorablement
envisagée.
est
/f
de
de
l'ordre
ms,
capteurs
champ
dans
magnétique
127
CONCLUSION
Nous
diverses
de
études
effectuées
du
locale
et prévue
bien
avant
la
Cependant
on
doit
de
données
deux
de
types
sur
homogène
non
associé,
un
grand
la métrologie
pour
plasmas
- des
dernières
en
électroniques
passif
problèmes,
à laquelle
et
de
traitement,
ce travail,
simuler
peut
et plasma
possibilités
permettent ;
des
capteurs
spatiaux ;
projets
développement
des
limitées
équipée
de plasma,
Ces
volume.
magnétique
du
laboratoire
IPOCAMP,
ARCAD-3.
PORC-EPIC,
les
ainsi
dans
ces
caisson.
d'acquisition
faisceau
- le
sont
à ces
du
chambre
décrit
plasmas ;
champ
confinement,
inadaptée
l'ensemble
ajouter
du
l'implantation
de
Certaines
compensation
de
les
l'installation
améliorer
pour
dispositif
l'infrastructure
par
ce travail
ionosphérique.
la
comme
améliorations,
dans
présenté
du plasma
simulation
en présence
avons
1871
date
1961,
sont
et
les
des
doivent
qui
de physique
expériences
études
études
déboucher
de
de
vitesses
sondes
sur
des
des
dont
plasmas
de
dérives
en mode
dipolaires
applications
géophysiques.
Les
ont
déjà
abordées
par
le
contrôle
de
de
présence
les
travaux
sur
la
donc
la
structure
actuellement
connaissance
son
de
été
ou
plasma
études
contr6le.
de
la
vitesses
de
MICHEL
1971
ce paramètre
confinement.
en
cours
1961
de
dans
est
de
vitesse
dérives
plus
Dans
électroniques
un
facile
ce
permettront
dérive
faisceau
de
qu'en
dernier
cas
d'avancer
électronique
et
128
Pour
de
distribution
sont
qui
ou
et
limitées
30 %. Afin
méthodes
propagation
par
le
à celle
nécessaire
avons
magnétique
réels
nous
les
d'améliorer
cette
de poursuivre
au
développées
dans
possibilités
(sonde
classiques
diagnostic
condition
cette
ces
se précisaient.
par
mesures
en
il
simulation
comparant
analyseur
les
est
diverses
électrostatique,
passives.
à la production
que
de
voie
laboratoire ;
méthodes
d'ondes,
que
de
moyens
certaines
montre
de densité
de la population
(np/n..)
1 %
entre
froide
est compris
population
de la
montré
avons
à. fonction
électronique
population
rapport
Quand
nous
une
complexe,
analyseur) ;
chaude
obtenir
de population
l'utilisation
pouvaient
d'un
être
ionique
spectromètre
envisagées
si
complexe
de masse
des
besoins
129
- ANNEXE
EFFET
DETERMINATION
MAGNETRON :
Nous
où
les
I -
électrons
supposons
émis
B
CHAMP
ce
pour
la
par
DU
cathode
DE
c
calcul
COUPURE
un modèle
de
C cylindrique
sont
de
cylindrique
au potentiel
dans
B est
rp
Le
uniforme
A
est
intermagnétique
champ
dans
est
qui
vide
l'espace
et le
électrode
r
l'anode
rayon
V,.
simple
rayon
vers
attirés
parfait
très
tout
cet
espace.
Nous
une
les
laquelle
pour
suffit
d'écrire
radiale
est
dans
nulle
La
un
électrons
peuvent
l'équation
= 0 pour
V
valeur
plus
de
générale
le
de
conservation
rayon
r =
l'énergie
du
champ
atteindre
vitesse
qu'il
existe
Il
l'anode.
V
B
magnétique
que
la
vitesse
r .
permet
d'écrire
pour
électron
dr
m
d 2 dt
dérivée
qui
ne
montrer
pouvons
donne
après
r
+ r
du moment
2
de
(IÏ}
cinétique
���La
dM
s'écrit
intégration,
2 de
dt
=
1
2 r
2
+
be
..
(3)
130
La
I est déterminée
par la
d'intégration
=
r = r . L'équation
(3) devient
0 pour
constante
initiale �
condition
2
be
de =
dt
En
cette
portant
1
2
valeur
r 1
2
r
dans
(4)
et
(1)
l'équation
en
écrivant
r2
Pour
les
valeurs
suivantes ;
numériques
- r
=
10~3
-
=
5
=
IlOV
r2
- vd
On trouve
une
pond
un
pour
une
B
valeur
courbes
les
cas
de
de
la
l'ordre
valeur
une
du courant
représentées
réel
où
de
instabilité
arrêt
L
pour
m
10
de 8,55
I
à la
dans
figure
décharge
0,6
(Id
A.
pour
un
= 0) pour
à laquelle
gauss,
les
il y a ionisation
décharge
de
m
bobines
de
donnent
dans
le milieu
de
dans
A.
0,16
18 qui
courant L
un courant
corres-
les
on
0,2
les
A
Sur
résultats
note
et un
bobines
131
Il
ANNEXE
CALCUL
LA DUREE
DE
La
de
en régime
DE
VIE
durée
DES
de
diffusion
vie
ELECTRONS
des
DANS
donnée
est
PLASMA
dans
électrons
ambipolaire
LE
le
plasma
la
par
relation ;
a
A(m)
longueur
au
de
D a (m .s ) coefficient
Ce
diffusion
coefficient
est
admise
généralement
T
et T.
sont
et
W.
est
la mobilité
température
électronique
chambre
0.29
m.
ambipolaire.
donné
par
la
relation
131 :
T
(2)
les
des
températures
électrons
ions.
Pour
de
définie
e 1 Ili (1 + T. e)
respectivement
des
la
pour
k T.
D =
a été
diffusion
et vaut
111.1.2.
paragraphe
approchée
de
caractéristique
des
ce
ions.
calcul
T. � 300°K
est
à
prise
La mobilité
nous
et
les
ions
thermiques
la température
1000°K.
u est
ionique
=
1
supposons
par
la
relation
(3)
w. n 0
n
calculée
n
132
v-1
w.
10
n
(m )
s
et vaut
pour
densité
des
soit
n
dans
La mobilité
neutres
des
neutres
l'enceinte
ionique
En
dans
l'expression
1,35
10
10
a pour
les
portant
10-4
1,6
131
considéré
gaz
à la pression
atmosphérique
à la pression
de travail
(2)
on
en
les
termes
Torr
valeur
valeurs
déduit
soit
3,413
1,21
10 .
1017.
ci-dessus
celle
de D
T ,
T.,
qui
y.
vaut
3m2 S-1
Tous
et la
l'argon
du
réduite
2.59.10 25
densité
(m )
la mobilité
m est
valeur
de
T
calculée
de
vaut
l'équation
66,4
p.s.
(1)
sont
connus,
133
III
ANNEXE
FLUX
DU
CALCUL
DE
La
chauffé
corps
d'un
un
sont
sous
vide
dont
proportionnelles
gaz
les
amplitudes
aux
pressions
est
une
Pour
des
de
flux
résoudre
a.
gaz
l'équation
(Torr.
de
appareil
des
a.(V)
pics
partielles
(Torr)
p
(1)
utilisé.
spectromètre
reconstituer
q.(t)
à l'aide
cet
effet
un
a.
du
caractéristique
par
l'enceinte :
dans
présents
disorbés
effectuée
En
1771.
DEGAZAGE
DU
gaz
être
peut
=
p.
111
a.
des
de masse
spectre
divers
LORS
DESORBE
connaissance
spectromètre
donne
des
GAZ
dans
l'évolution
dm 3 s -1disorbés,
du
dynamique
le
temps
il
faut
ci-dessous
dagazage
dp.(t)
=
q.(t)
S.
s
dm
V dm
est
est
le
la. vitesse
volume
de la
compte
S..
du
+ V .
p.(t)
de pompage
caisson.
relation
d'un
Cette
Notre
étude
ceinte
10-7
sous
Torr.
mations
de
du
la jauge
a été
une
Le
pression
calculateur
spectromètre
Bayard-Alpert,
en
s'écrit
en tenant
(1)
S..
faite
�;az i
équation
=
q.(t)
(2)
I. -
a..
l'absence
résiduelle
acquiert
de masse
et
+ V .
at(t)
de plasma
faible
de
la tension
l'en-
dans
l'ordre
les
périodiquement
quadripolaire,
(3)
a.. * dt
la
de
infor-
réponse
du thermo-couple.
134
La
période
de
mn
à étudier,(15
du transitoire
de
est
d'acquisition
Les
0,8
valeurs
devant
faible
et
environ)
la
la
durée
durée
s.
a.(t)
sont
acquises
de
flux
les
restituer
(3) pour
l'équation
10 s est
de
scrutation
traitées
suivant
désorbés
gaz
suivants ;
-
d'eau
vapeur
18.
masse
d
=
q(t)
3
28.lo . 1,2.a 18(t)
-
+ 5.500.2,4
375.2,U.a2(t)
- Azote
=
Dans
b,
dus
c)
au
les
en
apparaissent
flash
du
de
issue
environ
100°C.
La masse
par
l'intégrale
de
la
p.
et
gaz
courbe
=
6
2
(5)
dt
(6)
de
la
d'eau
correspondante
suivant
i
en
r
u.(g)
la
48,
l'azote
quantité
est
sa température
lorsque
-5 A
figure
l'hydrogène,
vapeur
q.(t)
10
(voir
dégazages
quantité
sphère
de
(4)
dt
d a dt
faible
la
a n(t)
1,2
28
produits
filament,
importante
de
masse
5.500 .
275.a28(t) +
q(t)
x
masse
Hydrogène
=
q(t)
+ 5.500
est
relation
to
dt
q. (t)
au
donnée
135
A.(g)
Atome
gramme
Ce
travail
de masse.
du
calcul
nécessiterait
considéré.
gaz
qui
un
n'offre
étalonnage
pas
d'intérêt
rigoureux
du
dans
notre
spectromètre
137
REFERENCES
�1
of
Proceedings
held
1 21
G.L.
WRENN,
1 31
J.L.
DELCROIX,
the
Ann.
D.
1 51
L.R.
Vol.
Sci. , Jl,
1 61
R.
GODARD,
45
du
(1966).
Hermann
plasmas,
L.K.
(1968).
Planet.
DROPPLE,
fonctionnement
pour
dans
électronique
J.M.
1, Dunod
Vol.
Space
(1963).
différentielle
1 71
1974.
Belgium,
(1974).
Plasmas,
les
REES,
"Analyse
Orsay
des
institute
study
Liège,
49
30,
2, Dunod
dans
M.H.
MEGILL,
of
Géophys.
Ondes
QUEMADA,
advanced
University
Physique
(1963),
1 41
summer
the
at
BIBLIOGRAPHIQUES
de
la mesure
de
la
sonde
la température
Paris-
Thèse,
l'ionosphère",
(1971).
ILLIANO,
EIDI
Expérience
Communication
III,
à
paraître.
1 81
J.M.
SELLEN,
Instr.
91
J.W.
316
36,
R.F.
BERNSTEIN,
KEMP,
Rev.
Sci.
(1965).
G. TOMINAGA, K. HIRAO, T. ITO, C. HAYASHI, Le Vide
132, 355, (1967).
1101
Y.L.
AL'PERT,
"Space
A.V.
1111
J.F.
BONNAL,
J.
with
physics
Consultant
J.
York
satellites",
(1965).
G. MAINFRAY,
GIACOMINI,
Nucl.
PITACHEVIVSKII,
artificial
New
Bureau,
MORELLEC,
L.P.
GUREVITCH,
Instr.
Méth.
C. MAliUS,
34,
328
(1965).
1121
Y.
LE FLOCH,
N°
3,
J.
LABBE,
O.N.E.R.A.
Etude
1019/E,
Note
Technique
138
1131
T.
JJ_, 411
1141
G.
de
1151
R.G.
la
Plasma
SPIESS,
Phys.
(1969).
du plasma
"Etude
SPIESS,
G.
C. MANUS,
BOLZINGER,
de
d'ions
H ",
LITTLE,
J.F.
d'un
forcée
neutralisation
Thèse
faisceau
(1968).
Paris-Orsay
WAYMOUTH,
résultant
synthèse
Fluids
Phys.
801
9,
(1966).
1161
J.
du
technique
Société
vide",
et
Ingénieurs
calculs
"Les
G. MONGODIN,
DELAFOSSE,
de
des
Française
du Vide,
Techniciens
la
Paris
(1961).
1171
Y. ARNAL,
Note
Technique
1181
Y. ARNAL,
Note
Interne
1191
L.R.O.
1201
Y. ARNAL,
1211
P.
1221
J.L.
1231
Y.
STOREY
Le Vide
THEVENET
et
MICHAU,
KAWAI,
D.
HENRY,
par
16,
1251
D.D.
A.C.
1271
D.
de HOOG,
A.
KAWABE,
Phys.
(1973)
d'ondes
L.
T.
ITOH,
(1972).
(1974).
GRI/125
propagation
EKBOTE,
BLANC,
T.
13
157,
d'un
sondes
(1972).
(1972).
Technique
1307
GRI/102
Technique
"Diagnostic
48,775
1261
Note
Le Vide
longitudinales.
par
(1969).
157, 81
al.,
Note
GRI
Y. NAKAMURA,
Fluids,
1241
et al.,
(1970).
G.R.I./71,
plasma
non
électroniques
avec
Comparaison
électrostatiques",
D.A.
SCHOTT,
maxwellien
un
Thèse
WHITFIELD,
diagnostic
Paris
Can.
(1974).
J.
Phys.
(1970).
L.
SCHOTT,
DEGEILH,
J.
Rev.
Phys.
Sci.
Rad.
Instr.
22,
41,
230
1340
(1961).
(1970)
139
1281
D.F.
R.F.
HALL,
1032
1291
M.A.
J.M.
KEMP,
A.I.A.A.
SELLEN,
Journal
2,
(1964).
T.W.
KASHA,
J.
JOHNSTON,
Res.
Géophys.
4028
72,
(1967).
1301
I.L.
A.M.
FREESTON,
ZAVODY,
Vienna,
gases,
1311
1321
W.
M.
H.S.
BERNSTEIN,
20,
903
FELDEN,
C.
on
conférence
international
of the8
Proceedings
th
in
phenomena
ionised
(1967).
541,
J.M.
OGAWA,
SELLEN,
Letters
Rev.
Phys.
(1968).
R.
PATOU,
Rev.
HAUG,
Phys.
Appl.
48
1,
(1966).
1331
H.J.
D.
DOUCET,
Ecole
1341
"La
ionique
satellites"
1]51
H.R.
KAUFMAN,
1361
D.F.
HALL,
3,
NASA
R.F.
1H90
TW D-585
J.M.
SELLEN,
(E.S.T.E.C.)
1381
D.
A.I.A.A.
Journal 11,
1391
S.D.
1401
P.
A.A.
LE VAGUERESE,
1411
W.A.
ORAN,
1421
J.M.
SAUTTER
(1972).
A.I.A.A.
Journal
(1965).
E.S.R.O.
Thèse
Toulouse
(1961).
V. AGNELLO,
HESTER,
372-1,
stabilisation
C.N.R.S.
1371
PIGACHE,
à la
application
C.N.E.S.,
KEMP,
PMI
Interne,
(1968).
Polytechnique
propulsion
des
Note
GRESILLON,
SONIN,
"Etude
Paris-Orsay
N.H.
STONE,
Rapport
SN-104
129
A.I.A.A.
d'une
(1973).
Paper
source
(1969).
n°
69673
à plasma
de
(1969).
synthèse"
(1970).
Planet.
DRME-CSF,
Space
DAC N°
Sci.
22, 379
680393,
(1974).
Orsay
1968.
140
11131
C. MACHU,
d'un
"Réalisation
ionosphérique",
plasma
simulant
montage
Paris
CNAM,
Diplôme
un
(1966).
1441
D.
CHARPENEL,
Note
PIGACHE,
Interne
N°202
ONERA
(1972).
1451
T.
P.
CONSOLI,
Nucl.
1461
P.
Instr.
J.M.
LABORIE,
R.
HUBERT,
Méth.
1471
P.
1481
R.
D.
K.R.
LIMPAECHER,
R.J.
A.Y.
K.R.
TAYLOR,
HIRT,
de
1521
R.
et
Rev.
PIGACHE,
rares"
gaz
Phys.
�,
Appl.
Sci.
Rev.
MACKENZIE,
1675
Instrum.
44,
P.
Q.
TRAN,
la
société
MILLS,
on
conférence
Grenoble,
IKEZI,
Rev.
Sci.
(1972).
GRESILLON,
PRUDHOMME,
H.
MACKENZIE,
43,
D.
WONG,
C.E.A.
P.
coefficients
1 Hygrogène
Verne Européen
1511
"Sections
REES,
(1973).
Instrum.
1501
(1959).
(1971).
726
1491
VERON,
(1968).
LE VAGUERESE,
325
J.A.
électroniques
macroscopiques,
D.
QUINIO,
376
h,
ROCARD,
efficaces
Dunod
LE
J_, 157
de
Rapport
Suisse
controlled
fusion
(1972).
la
session
de
de physique,
Tome
Automatique,
of
Proceedings
printemps
47,
473
(1974).
et Cie
1, Masson
(1974).
1531
J.J.
Paris
1541
J.L.
Note
BERTHELIER,
VI,
MICHAU,
Saint
1551
L.R.O.
STOREY,
L.G.E. -
Maur
Fossés
CNAM,
des
au potentiel
Paris
Rapport
C.N.R.S.
(1976).
d'asservissement
"Disposfif
électrostatique
Diplôme
Interne,
d'une
sonde
plasma"
(1976).
d'activité
GRI/NTP
131,
(1974).
141
1561
R.
LIMPAECHER,
Los
1571
M.
J.M.
BARIBAUD,
J.D.
16,
M.J.R.
plasma
J.
DOLIQUE,
Phys.
SWIFT,
of
University
California,
(1972).
Angeles
Plasma
1581
R.114,
Report
865
F.
MONTE,
ZADWORNY,
(1974).
"Electrical
SCHWAR,
diagnostics",
London
N.D.
Proc.
for
probes
Lliffe
Ltd.
books,
51970).
1591
R.L.F.
BOYD,
53
TWIDDY.,
Soc.
Roy.
250,
(1959).
1601
C.V.
1611
K.
HIRAO,
1621
A.
GONFALONE,
1631
M.
BUJOR,
D.
GOODALL,
K.
SMITH,
Plasma
J.
Geomag.
Geoelectr.
SN-115
(E.S.T.E.C.)
(1971).
Interactions
with
OYAMA,
E.S.R.O.
Photon
and
in
surfaces
Phys.
particle
R.J.L.
space.
249
10,
GRARD
(1968).
24,
(Ed.)
415
(1972).
323
(1973).
161il
J.J.
R.
BERTHELIER,
of
the
J.M.
GODARD,
vacuum
surface
congress
ILLIANO,
Proceedings
Liège
space,
(1970).
1651
J.M.
873
1661
J.M.
L.R.O.
ILLIANO,
Y. ARNAL,
ILLIANO,
space
G.
"Ecoulement
KANAL,
Scientific
(1962).
GILLE,
Proceedings
of
technologie
C.N.E.S.-Paris,
de plasma
en vue
cylindre
ionosphériques",
1681
P.
conférence
experiments
FOURNIER,
d'un
Sci.
Space
22,
(1974).
national
1671
Planet.
STOREY,
Thèse
Report N°
des
sans
scientific
459
5, University
(1975).
collision
applications
Paris-Orsay
Inter-
aux
autour
sondes
(1971).
of Michigan
142
J.P.
] 69
LEBRETON,
Université
D.E.A.,
Rapport
d'Orléans
(1974)
D.
1 70
définie
entre
situées
dans
de
ses
C. RENARD,
L.R.O.
L.R.O.
et
électroniques
polarisables
à la
application
plasma,
potentiel
détermination
Thèse ,
ioniques",
Scient,
and
Tech.
Rev.
(1972)
M.P.
in the
AUBRY,
laboratory
B.
STOREY,
320
P. MEYER,
Plasma
(Edinburg
University
waves
in
space
Press.)
C.R.
ROOY,
Acad.
Paris
Se.
271
B,
(1970).
C. RENARD,
1 741
fonction
303,(1969).
I,
1 731
un
la
et une électrode
grille
Eldo-Cecles/Esro-Cers
STOREY,
and
une
paramètres
�, 309
1721
de
théorique
(1968)
Nancy
1 71
"Etude
SCHIRMANN,
R.
C.R.
DEBRIE,
Acad.
Paris
Se.
270,
649
Phys.
14,
(1970)
B.
1 75
ROOY,
275
176
1
J.M.
M.R.
1
R.
1
B.
ROWE,
DEBRIE,
vide N°
C.
159-160,
"Contribution
THOMAS,
Thèse
STOREY,
Plasma
J.
RENARD,
Plasma
Pys.
(1972)
des
ionique
179
R.
CHASSERIAUX,
C. BIGUENET,Le
1771
L.R.O.
(1972)
�, 231
178
FEIX,
J.
à l'étude
plasmas
par
(1972)
de
la
spectrométrie
composition
de masse",
(1972)
Orléans
Int.
143
Mass
Spectr.
Ions
Phys.
16,
209
(1975)
143
1 80'1
R.
J.
81
J.L.
THOMAS,
J.
E 6,
Phys.
BERNARD,
P.
RIO,
1 83
A.
CORNU,"Précis
BOUVY,
Presse
B.C.
1 85
R.
95
1 86
I.L.
de
BERGEVIN,
Y. ARNAL,
N°73. 3*+. 25Ô00. 1+80.7501 .
55
9,
J.M.
( 1974).
Grenoble
analytique"
(1974).
A 7,
Phys. Rev.
ILLIANO,
(1974)
Meudon,
de masse
spectrométrie
161(2 (1973)
letters
Phys.
56 A,
(1976)
FREESTON,
R.
Technique
CRPE/13
1 87
R.
POTTELETTE,
1 88
E.
SAIZBORN,
I 89
P.B.
POTTELETTE,
1 91
H. C; HAYDEN,
1 92
J.L.
PIGACHE,
Rapport
Plasmas,
Plasma
à paraitre .
Nucl.
des
sources
d'extraction".
Note
Technique
R.C.
AMME,
DELCROIX,
Note
de haute-fréquence.
phénomènes
D.
Transe.
"Mécanisme
extraction
1 90
STOREY,
I.E.E.E
L.R.O.STOREY,
(1976)
L.R.O.
CATTIN,
des
2000
Spectra
B.
DRME
d'Aérothermie,
Universitaire
GREGORY,
DEBRIE,
(1973).
Convention
de
A. BARASIN
VACHER,
Laboratoire
1 82
84
875
Rapport
C.N.R.S.,
C.
J.R.
DEFAU,
Phys.
M.FITAIRE
L.P.
140,
Orsay,
N°951,
Rev.
A.M.
Laboratoire
(1973).
Phys.,
Sci.
23,
d'ions
Etude
Thèse,
947
30
POINTU,
de
à
positifs
particulière
Toulouse
O.N.E.R.A.
141,
(1976).
(1971).
(1966)
A.
RICARD
Physique
des
(1969)
144
1 93
B.
GROLLEAU
"Etude
d'une
dans
l'hydrogène
transversal",
94
J.F.
1 95
C.
J.F.
BEGHIN,
d'un
en présence
Nantes
Thèse,
B. MOREAU,
KARCZEWSKI,
en haute
décharge
KARCZEWSKI,
fréquence
champ
magnétique
(1973).
Note
Technique
GRI/124
(1974)
Note
Technique
C.R.P.E
1005
(1975).
1 96
D.
HENRY,
J.M.
E.
MICHEL
Thèse
des
"Etude
satellite
dérive
G. MOURGUE,
Note
Technique
(1976).
CRPE/37
97
LAFAILLE,
la
la température
électroniques
3 ème
de mesurer
possibilités
cycle,
du
densité
plasma
Orléans
et
à bord
la
vitesse
ionosphérique".
(1976).
d'un
de
de la pression
Fig.1
Repartion
Fig.2
Repartition des
neutres
suivant
dans
l'altitude
l'ionosphere
Fig.4
Profils des
Fig.5
Spectre
en
températures
énergie
des
photoelectrons
Fig.6
Chambre
de
simulation
Fig.7
Fig.8
Courbe
de descente
Spectre
de
en
masses
pression dans
l'enceinte
Fig.9 Schéma
Fig.10 Schéma
d'une source a plasma de
diffusion
d'une source a plasma
de synthèse
Fig11.
Source
a plasma, construction
O.H.E.R.A.
Fig12.
Source
a
plasma,
construction
CRPE
1. Cathode 2. Anode
en
3. Grille
fil
acier
de
tantale
4. Neutraliseur 5. Bobines -
mm
100
mm
inoxydable
en tungstène
transparence �
4/10
60
maille :
tissé -
150 ym -
115 mm
fil
%
fil
�t�
moyen
longueur :
de
tantale
13,5
cm,
mm
4/10
370
spires
par
bobine
6. Diffuseur
T.
V
V
V
a
V
Injection
du
n
à ioniser
Tension
de
chauffage
Tension
de
décharge
Tension
d'accélération
Tension
de
grille : -
Tension
de
neutraliseur :
9
V
gaz
Fig.13
Schéma
de
cathode :
d'anode :
des
130
10 V
40 v.
ions :
5 à 20
v.
v.
8 V
de la source a
plasma
de :
30 um
Fig.14
Sections
efficaces
d'ionisation
de
l'argon
Fig. 15 Pression dans
la chambre
d'ionisation en fonction de
la pression dans l'enceinte
/
Fig.16
Densité
Fig.17
Densité
et courant de décharge en fonction de
et courant de
puissance de cathode
décharge
en
la pression
fonction de la
Fig.18 Densité et courant de décharge
des bobines
de confinement
en fonction du
courant
Fig.19
influence
du
champ
dans l'enceinte
de
pour
confinement
une
densité
sur
la
constante
pression
Fig.20
Influence de
d'extraction sur ne
la maille
de
la grille
Fig-21 Repartition des
Fig.22
Réponse
de
potentiels dans
l'analyseur
dispersion , pour
l'argon
la source
d'ions, courbe
de
Fig.23 Contrôle de
la température
puissance
electronique par la
dissipée dans le neutraliseur
Fig.24
Variation de la température
delà
source
pour
une
puissance
constante
Fig.25
Fig.26
de
densité
modulation
par
de confinement
magnétique
Modulation
Courbe
de réponse
G.-f(f)
du
champ
FIG
27.Composantes
résiduelles
le long de
magnétique
compensation.
après
du
Taxe
champ
dune
FIG: 28 Réponses
dans le plasma
sonde
quadripolaire
Fig 31.
Structure
sur
le
magnétique
fond
mobile
de
confinement
Fig.32 Variation
magnétique
de
du
la
a
composante
la
structure
Bz
du
aimantée
champ
Fig.33
Composantes
du
champ
après compensation
residuel
le long de
en présence
des
l'axe
aimants
y
Fig.34
Composantes du
champ
transversale zz' Fig.33
après
compensation
residuel dans
une
section
suivant l'axe horizontal
en présence des aimants
X
Fig.35
Caractéristique
d'une
sonde
plane
Fig.36
Caracteristique
dans
un
plasma
de
sonde
de
spherique
synthèse
a calotte
Fig.37
Schémas
de
de
l'analyseur
principe
et
de
électrostatique
montage
d'electrons
Fig.38
Schéma
de
radiofrequence
montage
de
bifilaire
la sonde
auto.oscillante
Fig39.
Schéma
de
montage
de
la
sonde
quadripolaire
utilisee
Fig40.
Réponse
d'une
de
l'absence
Fig41.
Réponse
présence
d'une
de
sonde
quadripolaire
champ
magnétique
sonde
champ
quadripolaire
magnétique
en
( Réf. 85)
en
(Ref.76)
Fig 4�.
Schéma
courbes
de
de
l'analyseur
réponse
et
d'ions
de
dispersion
Fig43 . Schéma
du
spectrometre
de
masse
a
prismes
magnetiques
Fig44.
Spectrometre
implantation
de
masse
da-ns
Je
magnétique
caisson
et
Fig.45
Variation de la densité
suivant l'axe
du
caisson
Fig. 46
Profils de
densité
dans
le
plan
horizontal
du
caisson
Fig .47
Estimation
de
la durée
de
vie
des
electrons
FIG:48
Fig.49
Schéma
de
montage
de
la sonde
chauffée
Fig.50
Caractéristiques
de
sondes
le:f(V)
Fig.53
logle:f(V) pour un plasma
a
deux
populations maxwelliennes
Fig: 54
Courbes
populations
théoriques
le(V)
maxwelliennes
pour
un
dans
plasma
des
cas
a
deux
extrêmes
Fig.55 Courbes de bruit dans un plasma de synthèse
Fig.56
Influence
ions
de
argon
l'échange
en
de
fonction
charge
de
la
des
pression
Fig.58
Comparaison
des
resultats
le spectrometre , dans
un
obtenus
plasma
avec
d'argon
l'analyseur
et
Fig.59
Analyse
des
ions
néon
Fig.60
Courbes
-/Lf(Te) , ne (cm-3)
possibilites
de simulation
paramètre
Fig.61
Fréquences
de collisions dans
les plasmas
argon
Fig.62
Durée
confine
de vie
par
des
electrons
champ
dans
magnétique
le
plasma
Fig.63
Variations
de
densité
suivant
l'axe
du
caisson
Fig.64 Courbes l(V), log le (V), F(E)
pour
population
electronique complexe
un
plasma
a
Fig.65
du
Analyse
sonde
bruit dans
radiofrequence
associée
(temps
a
un
le plasma
auto-oscillante
fréquencemètre
d'intégration :
5.10-4� Af/fp
4.10'3s )
�2.10.3
une
par
a
fp
intégrateur
Fig.67
Action
d'un
champ
magnétique
I(V)
caractéristique
sur une
Fig.68
Anisotropie
un
champ
des
courants
magnétique
le(V)
dans
Fig.69
Réponses
d'une
sonde
quadripolaire