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En vue de l'obtention du
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Délivré par l'Université Toulouse III - Paul Sabatier
Discipline ou spécialité : Physique et ingénierie des plasmas de décharge
JURY
Jean-Pascal Cambronne, Professeur des universités (LAPLACE)
Stéphane Mazouffre, Chargé de recherche (ICARE)
Tiberiu Minea, Professeur des universités (LPGP)
Jean-Pierre Boeuf, Professeur des universités (LAPLACE)
Gerjan Hagelaar, Chargé de recherche (Laplace)
Pascale Lacan, Docteure (Essilor-international)
Ecole doctorale : GEET
Unité de recherche : Nom de l'Unité de recherche
Directeur(s) de Thèse : Jean-Pierre Boeuf, Gerjan Hagelaar et Laurent Garrigues
Rapporteurs :
Présentée et
soutenue par
Noureddine Oudini
Le 26 octobre 2011
Titre : Modélisation d'une source d'ions à effet Hall pour des applications de traitement de
surface

Je remercie tout d’abord Jean-PascalCambronne pour avoir présidé mon jury de thèse,
Stéphane Mazouffre et Tiberiu Minea, pour avoir accepté d’être mes rapporteurs, Pascale
Lacan, Gerjan Hagelaar et Jean-Pierre Boeuf pour avoir examiné mon travail.
Je remercie vivement Jean-Pierre pour avoir dirigé mes travaux de recherche. Je le remercie
particulièrement de m’avoir donné l’opportunité de faire une thèse dans des conditions
optimales et un environnement très professionnel.
Merci Gerjan d’avoir su me faciliter la compréhension de phénomènes physiques complexes
sans avoir à écrire la moindre équation. Merci pour ta patience, ta disponibilité et ta
générosité.
Merci Laurent pour ton soutien tant scientifique que moral. Je tiens à te remercier vivement
pour ta disponibilité ainsi que ton écoute. Tu as vraiment su adoucir ces années de labeur.
Je remercie Kremena, Leane et Gwenaël pour leur accueil et de m’avoir facilité, d’un point
de vue humain et relationnel, mon intégration au GREPHE-LAPLACE.
Je remercie mes compagnons de bureau, Nicolas et Guo-Qiang, de m’avoir supporté durant
ces trois ans !
Je remercie Pascale, Delphine et Karine d’avoir partagé avec nous leurs mesures
expérimentales ainsi que pour le chaleureux accueil qu’elles m’ont réservé à chaque fois que
j’ai eu à me déplacer à Saint-Maur.
Je remercie tout ceux que j’ai rencontré au Laplace et à Toulouse : Mohamed, Philipe,
Amine, José, Cherif, Laurent L, Jonathan, Chafâa, Jaimé, Pierre, Benoit, Sara, Nabila, Yu,
Lucie, Arezki, Namjun, Nordine, Stanimir, Raja, Xin, Thiery, Abd-El-Rahman et Juslan. Merci
Thomas pour le baptême de l’air.
A mes amis de toujours Reda et Redha (Badjio et Dream World), merci d’avoir toujours été
présents malgré la distance. A Djallal, merci pour l’inspiration (pas que musicale). A
Sofiane, merci pour ton soutien et surtout pour ton message deux heures avant ma
soutenance.
A ma famille, merci papa de m’avoir transmis l’amour de la science. Merci maman d’avoir
tout fais pour que je puisse réussir. Merci mes frères pour votre soutien. Merci ma douce et
tendre sœur, j’ai de la chance de t’avoir khtittou.
A ma chère épouse Hanna, merci de m’avoir tiré vers le haut.

Table des matières
i
Introduction générale 1
Chapitre I : Introduction 4
I. 1. Sources d’ions 4
I. 1. 1. Sources à grilles 4
I. 1. 2. Sources à effet Hall 7
I. 1. 2. A Propulseur à effet Hall (Closed-Drift ion source) 8
I. 1. 2. B End-Hall Ion Source “EHIS” 9
I. 2. État de l’art sur les sources EHIS 12
I. 3.L’application IAD (Ion Assited Deposition) 16
I. 4. Contexte & collaboration LAPLACE-Essilor 18
I. 5. Travail effectué lors de cette thèse 19
I. 6. Résumé du chapitre 21
Références du chapitre 22
Chapitre II : Description du modèle numérique 23
II.1. Introduction au modèle hybride 2D 24
II.2. Discrétisation spatiale (géométrie et grilles de calcul) 24
II. 3. Champ magnétique 25
II. 3. a. Calcul du champ magnétique 25
II. 3. b. Fonction λ (Fonction de flux du champ magnétique) 26
II. 4. Atomes 27
II. 4. a. Injection de neutres et pression résiduelle 28
II. 4. b. Réflexions des atomes par les parois 29
II. 5. Ions 30
II. 5. a. Transport ionique 30
II. 5. b. Interpolation du potentiel électrique et du champ magnétique 32
II. 5. c. Collisions 33