R A D P

REPUBLIQUEALGERIENNEDEMOCRATIQUEETPOPULAIRE
MINISTEREDEL’ENSEIGNEMENTSUPERIEURETDELARECHERCHESCIENTIFIQUE
UNIVERSITEABOUBAKRBELKAIDDETLEMCEN
FACULTEDESSCIENCES
DEPARTEMENTDEPHYSIQUE
LABORATOIREDEPHYSIQUETHEORIQUE
THESE
Présentépourobtenirlediplômede
DoctoratenPhysique
Option:PhysiquedeGazetdesplasmas
Par
MrArdjaniBenamar
THEME
EtudedesParamètresquiInfluencentsurl'EquilibreThermiquedansles
DéchargesElectriques
Soutenuele27Juin2012devantlejury:
PrésidentMr.MokhtarINAL.......................Professeur:UABTlemcen
DirecteurdethèseMr.BachirLIANI.........................Professeur:UABTlemcen
ExaminateurMr.ZineElAbidineBENTALHA…MCA:UABTlemcen
ExaminateurMr.Ahmed.BELASRI..................Professeur:USTOOran
ExaminateurMr.TewfikBABA‐HAMED..........MCA:USTOOran
ExaminateurMr.BoumdièneLASRI................MCA:USaida

Remerciements
Ce travail a été réalisé au laboratoire de Physique Théorique de la faculté des
sciences de l’Université Abou Bakr Belkaïd de Tlemcen, sous la direction du
professeur B. LIANI. Je tiens à leur exprimer mes sincères remerciements ainsi
que ma profonde gratitude pour leurs suivis constants et leurs précieux conseils
qui m’ont permis de mener à bien ce travail.
Je remercie vivement monsieur le Professeur M INAL, pour avoir bien voulu
accepter de présider le jury de cette thèse.
Mes sincères remerciements vont également à Messieurs A. BELASRI et T.
BABA-HAMED professeurs à l’Université de Mohamed BOUDIAF d’Oran
(USTO) pour avoir accepter de se déplacer à Tlemcen pour juger ce travail.
J’exprime ma profonde gratitude à Messieurs et B. LASRI Maitre de
conférences à l’Université de Saida et Z. BENTALHA, Maitre de conférences à
l’Université Abou Bakr Belkaïd de Tlemcen pour avoir accepté d’examiner ce
travail.
Je voudrais aussi présenter mes remerciements à tous les membres du
laboratoire et tous les amis.

Résumé
L'équilibrethermiquedesélectronsdansleplasmaesttrèsimportantpuisques'ilest
réaliséplusieursapproximationspeuventêtreutiliséesetplusieursproblèmes
peuventêtrerésolus.L’étatd’équilibredesélectronsestétudiédanslecasdes
déchargesDCetAC.Plusieursparamètresexpérimentauxquiinfluencentsurl'état
d'équilibredesélectronssontétudiételque:Ladensitédugaz,l'énergieinitialedes
électronsprimaires,lechampélectriqueetleschampsmagnétiquestransversalet
longitudinal.CommeoutildesimulationlaméthodedeMonteCarloestutilisée.Le
gazutiliséestl’azote.Ilestconfirméque:
DanslecasdesdéchargesDC:
- L'étatd'équilibrepeutêtreréaliséparl'augmentationdeladensitédugazou
deladistanceinter‐électrodes.
- Siladensitédugazouladistanceinter‐électrodesnesontpassuffisantl'état
d'équilibrepeutêtreréaliséparl'augmentationduchampélectrique.
- L'énergieinitialedesélectronsprimairesaungrandeffetsurl'étatd'équilibre
silechampélectriqueestbasetladifférenceentrel'énergieinitialeet
l'énergiemoyenneestgrande,maisceproblèmepeutêtrerésoluparle
prolongementdutemps.
- Ilestnécessairedefaireunemeilleurecombinaisonentreladensitédugaz,la
distanceinter‐électrodesetlechampélectriquepourfaireunemeilleure
modélisationparlaméthodefluidemodeldansdesmeilleurscasdel'état
d'équilibre.
Concernantl'effetduchampmagnétique:
- Quandlafréquencedecyclotronesttrèsinférieureàlafréquencedecollision
leschampsmagnétiquestransversaletlongitudinaln'ontaucuneffetsurl'état
d'équilibre.
- Danslaprésenceduchampmagnétiquetransversall'EEDFestMaxwelliennesi
E/B>251000Volt/TeslaetE/N≥500Td,touslesparamètresdetransportsont
dansl'étatd'équilibreetdiminuentsiBTaugmentesauflecoefficientde
diffusiontransversal,encorel'énergiemoyennedesélectronsquittel'état
d'équilibresiE/B≤251000Volt/Tesla.
- Lechampmagnétiquelongitudinaln'aaucuneffetsurl'EEDFetsurlaplupart
desparamètresdetransportsauflecoefficientdediffusiontransversal,il
décroîtsiBLaugmentemaisresteenétatd'équilibre.
- Généralementsousl'actionduchampmagnétiquetouslesparamètresde
transportsontdansl'étatd'équilibresiletempsestsuffisantsauflecoefficient
dediffusiontransversaldanslecasduchampmagnétiquetransversal
significative.
DanslecasdesdéchargesAC:

- Siladensitédegazaugmenteoul’amplitudeduchampélectriqueaugmente
l’énergiemoyennedesélectrons,lafréquenced’ionisationetlecoefficient
d’ionisationtendentverslecomportementsinusoïdalrégulieretledéphasage
entrelechampélectriqueetcesparamètresdetransportdécroit.
- Lescoefficientsdediffusiontendentvertdesvaleursapproximativement
constantsiladensitédegazaugment.
Motsclés:Paramètresdetransport,Etatd’équilibre,EquationdeBoltzmann,Fluide
model,déchargesDCetAC,champmagnétique.

Abstract
Thethermalequilibriumoftheelectronsintheplasmaisveryimportantsinceifitis
sustainedmanyapproximationscanbeusedandmanyproblemscanbesolved.
SteadystateisstudiedinthecaseofDCandACdischarges.Severalexperimental
parametersthatinfluenceonthesteadystatearestudiedinthisworksuchas:the
gasdensity,theinitialenergyoftheprimaryelectrons,theelectricfieldand
magneticfield(transverseandlongitudinal).AstoolofsimulationtheMonteCarlo
methodisused.Thegasusedisthenitrogen.Itisconfirmedthat:
InthecaseofDCdischarges:
- Thesteadystatecanbeachievedbyincreasingthegasdensityortheinter‐
electrodedistance.
- Ifthegasdensityortheinter‐electrodedistancearenotsufficient,steadystate
canbeachievedbyincreasingtheelectricfield.
- Theinitialenergyoftheelectronshasgreateffectonthesteadystateifthe
electricfieldisweakandthedifferencebetweentheinitialenergyandthe
electronsmeanenergyisgreat,butthisproblemcanbesolvedbyextending
thetime.
- Itisnecessarytomakeabestcombinationbetweenthegasdensity,theinter‐
electrodedistanceandtheelectricfieldtomakeamodelingbythefluidmodel
methodinthebestcasesofthesteadystate.
Concerningthemagneticfield:
- Whenthecyclotronfrequencyisveryinferiortothecollisionfrequencythe
transverseandthelongitudinalmagneticfieldshavenoeffectonthetransport
parameters.
- Inthepresenceofthetransversemagneticfieldtheelectronenergy
distributionfunction(EEDF)isMaxwellianifE/B>251000Volt/TeslaandE/N≥
500Td,allthetransportparametersareinthesteadystateanddecreasesifBT
increasesexceptthetransversediffusioncoefficient,alsotheelectronenergy
leavesthesteadystateifE/B≤251000Volt/Tesla.
- Thelongitudinalmagneticfieldhasnoeffectontheeedfandthemostofthe
transportparametersexceptthetransversediffusioncoefficient;itdecreasesif
BLincreasesbutremainsinthesteadystate.
- Generallyunderthemagneticfieldallthetransportparametersareinthe
steadystateifthetimeissufficientexceptthetransversediffusioncoefficient
inthecaseofthesignificanttransversemagneticfield.
InthecaseofACdischarges:
- Ifthegasdensityortheelectricfieldamplitudeincreases:meanelectrons
energy,driftvelocity,ionizationfrequencyandionizationcoefficienttend