Dissertations / Theses on the topic 'Microwave plasmas'
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1
Burke, P. E. "A study of microwave induced plasmas." Thesis, London Metropolitan University, 1987. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.376442.
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2
Nagai, Mikio, Masaru Hori, and Toshio Goto. "Properties of atmospheric pressure plasmas with microwave excitations for plasma processing." American Institute of Physics, 2005. http://hdl.handle.net/2237/7072.
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3
Hirst, Peter Frank. "Low pressure plasmas for high power microwave sources." Thesis, University of St Andrews, 1992. http://hdl.handle.net/10023/13613.
Full textAbstract:
This thesis describes an investigation of the use of low pressure plasmas for the generation of high power microwaves. Previous research has shown that the efficiency of a high power microwave ("HPM") source such as a BWO is enhanced by the introduction of a low pressure plasma into the oscillator cavity. The principle aim of this thesis is to extend the use of low pressure plasmas to the whole HPM system. Electron beams with current densities of the order of 20 A cm-2 can be generated in a cold cathode glow discharge at low gas pressures. Results are presented which show the effects of magnetic fields and electrode spacing on the I-V characteristics of a DC glow discharge electron gun. A glow discharge electron gun with an operating voltage of 350 kV has been designed and tested. A new kind of RP plasma cathode is proposed in which electrons are drawn from an RF discharge in a low pressure gas. An analysis of the production of an annular RF plasma cathode using a microwave-excited helical slow-wave structure is presented. Experimental results show that the RF plasma cathode yields electron current densities an order of magnitude higher than does a solid cathode. Examples of the implementation of the RF plasma cathode in a number of components of an HPM system are given. The propagation of electromagnetic waves in plasma-loaded waveguides of circular cross-section has been modelled. Numerical solutions are presented for the case of slow-waves in a longitudinally-magnetised plasma waveguide. Propagation below the cut-off frequency of the waveguide is generally possible and, according to the configuration, the propagating waves may be used for plasma generation or for RF power transmission. A new kind of high power microwave waveguide switch, based on the properties of plasma waveguides, is proposed. The design of new kind of magnetron, the "Glow Discharge Inverted Magnetron" ("GDIM"), is presented. The GDIM is an inverted magnetron with the resonant structure located on the cathode. The resonant cavities are used as a source of glow discharge electron beams, which gives high power operation without requiring relativistic voltages.
4
Luk, Kar Tsun. "Dry reforming in a microwave plasma /." View abstract or full-text, 2004. http://library.ust.hk/cgi/db/thesis.pl?CENG%202005%20LUK.
Full text
5
Pencheva, Mariana. "Modelling of atmospheric pressure argon plasmas: application to capacitive RF and surface microwave discharges." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2013. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/209451.
Full textAbstract:
This work is focused on modelling of atmospheric pressure high frequency (HF) discharges operated at relatively low power densities. Two types of devices are considered – the radio frequency capacitively coupled atmospheric pressure plasma jet and the microwave discharge sustained by surface electromagnetic waves. They are addresses as the plasma shower and the surface-wave discharge (SWD). Both of the considered devices operate in argon at atmospheric pressure (p = 1 bar). However, the difference in the frequency of the power coupling mechanism induces a big difference in plasma properties. This implies also that different modelling approaches have to be employed.Doctorat en Sciences de l'ingénieur
info:eu-repo/semantics/nonPublished
6
du, Toit Erasmus. "Kinetic study of microwave start-up in tokamak plasmas." Thesis, University of York, 2017. http://etheses.whiterose.ac.uk/18949/.
Full textAbstract:
Spherical tokamaks (STs) have a particular need for non-inductive start-up methods, due to the limited space for a shielded inboard solenoid. Plasma current start-up assisted by electron Bernstein waves (EBW) has been demonstrated successfully in a number of experiments. The dynamic start-up phase involves a change in field topology, as the initially open magnetic field lines form closed flux surfaces (CFS) under the initiation of a plasma current. This change in field topology will bring about a change in the current drive (CD) mechanism, and, although various mechanisms have been proposed to explain the formation of CFS, no detailed theoretical studies have previously been undertaken. This thesis reports on the development of a kinetic start-up model for EBW-assisted plasma current start-up in MAST. In order to ensure the model is tractable and computationally manageable, the time evolution of the electron distribution function is studied in zero spatial and two momentum dimensions under several effects thought to be important during start-up. In order to obtain numerical solutions to the time evolution of the distribution function, a positivity-preserving solution to two-dimensional advection-diffusion equations including mixed derivative terms are required. A numerical scheme for solving these equations is presented, and shown to improve the accuracy of lower-order finite difference schemes. It is shown that the open magnetic field line configuration allows electrons to freely stream out of the plasma, but that the addition of a small vertical magnetic field leads to the preferential confinement of a selection of electrons and the generation of a plasma current. Collisions then act to ``feed'' this loss mechanism by increasing the parallel momentum of electrons through pitch-angle scattering, leading to greater losses and a greater plasma current. This CD mechanism is shown to be consistent with several experimentally observed effects, providing a theoretical understanding of these effects, while comparisons between simulation and experiment is good. This work has applications for future STs, as it builds on our current, theoretical understanding of non-inductive plasma current start-up.
7
Ridenti, Marco Antonio 1986. "Diagnóstico e modelagem de plasmas gerados por micro-ondas e aplicações." [s.n.], 2014. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/276981.
Full textAbstract:
Orientadores: Jayr de Amorim Filho, Marco Aurélio Pinheiro de LimaTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin
Made available in DSpace on 2018-08-24T21:57:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ridenti_MarcoAntonio_D.pdf: 6265448 bytes, checksum: 384897ffe1b8b10a23a0ab7c3b206b76 (MD5) Previous issue date: 2014
Resumo: Neste trabalho plasmas não térmicos gerados em pressão atmosférica e sustentados por ondas de superfície em micro-ondas, tendo o argônio como gás de alimentação, foram estudados experimentalmente e teoricamente tendo em vista aspectos pouco compreendidos de suas propriedades físicas e aplicações voltadas ao tratamento de biomassa. Medições da composição elementar e dos parâmetros físicos foram realizados por meio de técnicas de diagnóstico baseadas em espectrometria de massa e espectroscopia óptica de emissão. O sistema físico foi modelado por meio das equações de continuidade das espécies neutras e carregadas, da equação do calor e da equação de Boltzmann dos elétrons, que foram acopladas utilizando um procedimento auto-consistente. Uma vez obtido o quadro geral das propriedades do plasma, foi estabelecida a condição de operação adequada ao tratamento das amostras derivadas de biomassa. O tratamento foi realizado sobre quatro tipo de amostras: lignina, xilana, celulose e bagaço de cana-de-açúcar. Dentre as contribuições importantes deste trabalho podem ser destacadas: (i) a verificação experimental do papel dos íons moleculares do argônio no processo de contração da descarga; (ii) a determinação do perfil axial no plasma dos principais íon positivos e negativos, da densidade e temperatura eletrônicas, da temperatura do gás e da densidade do estado metaestável Ar(1s5); (iii) verificação da seletividade do tratamento a plasma, tendo sido observada uma alteração significativa dos espectros de absorção no infravermelho nos casos da lignina e da xilana, mas não no caso da celulose. Esse último resultado sugere uma rota inusitada para novas tecnologias de deslignificação e síntese de novos materiais a partir de biomassa
Abstract: In this work non-thermal argon plasmas produced at atmospheric pressure and sustained by microwave surface waves were theoretically and experimentally studied in view of their non understood aspects and also the applications aimed at biomass treatment. Measurements of elemental composition and physical parameters were carried by means of plasma diagnostic techniques such as mass spectrometry and optical emission spectroscopy. Plasma modelling based on the self-consistent solution of the continuity equations of the neutral and charged species, the heat equation and the electron Boltzmann equation was developed to describe the plasma properties. Once a complete picture of the plasma behaviour was obtained, a promising condition for plasma treatment was established. Four types of biomass derived material were plasma treated: lignin, cellulose, xylan and sugarcane bagasse. Among the important contributions of this work one may highlight the following: (i) the experimental verification of the crucial role of argon molecular ions in the discharge contraction; (ii) axial profile determination of the main positive and negative ions, the electronic temperature and density, the gas temperature and the metastable state Ar(1s5) density; (iii) important modification of the infrared absorption spectra after plasma treatment in the cases of lignin and xylan, but not in the case of cellulose, suggesting a unexpected route for delignification and new materials synthesis from biomass
Doutorado
Física
Doutor em Ciências
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Helal, Yaser H. "Submillimeter Spectroscopic Study of Semiconductor Processing Plasmas." The Ohio State University, 2017. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=osu1483396745873412.
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9
Simon, Antoine. "Étude de dispositifs de limitation de puissance microonde en technologie circuit imprimé exploitant des plasmas de décharge." Thesis, Toulouse, ISAE, 2018. http://www.theses.fr/2018ESAE0037/document.
Full textAbstract:
Dans ce travail de thèse, nous souhaitons exploiter les interactions non-linéaires entre le signal micro-onde de forte puissance à émettre et des micro-décharges plasmas intégrés dans les circuits ou antennes micro-ondes de l’émetteur (e.g., émetteur de télécommunications, RADAR, ...) pour obtenir sa reconfigurabilité. Une telle problématique adresse un ensemble de compétences à l’interface entre la physique des plasmas et les micro-ondes. Elle concerne aussi bien des problématiques amont que des considérations d’ingénierie. Le travail à réaliser au cours de ce projet doit permettre de progresser en deux tâches de recherche qui structureront les activités de la thèse. En premier lieu, la caractérisation des micro-décharges plasmas sera effectuée puis il sera possible d'identifier et de développer des dispositifs micro-ondes reconfigurablesIn this project, the non-linear interactions between the high-power microwave signal and micro-discharges plasmas integrated in the microwave circuits or antennas of the transmitter (for example,Telecommunication transmitter, RADAR, ...) will be exploited to obtain its reconfigurability. Such a problem addresses a set of competences at the interface between plasma physics and microwaves. It concerns both upstream and engineering considerations. The work to be carried out during this project should make it possible to progress in two research tasks that will structure the activities of the thesis. First, the characterization of microdischarge plasmas will be perform then it will possible to identify and develop reconfigurable microwave devices
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Osiac, Mariana [Verfasser]. "Spectroscopic studies of microwave plasmas containing diborane and acetylene / Mariana Osiac." Aachen : Shaker, 2003. http://d-nb.info/1172611483/34.
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11
Abdillahi, M. M. "Microwave induced plasmas for the spectrochemical determination of some non-metals." Thesis, Imperial College London, 1986. http://hdl.handle.net/10044/1/37912.
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12
Zhu, Guo-Qiang. "Modeling of plasma dynamics and pattern formation during high pressure microwave breakdown in air." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00668934.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, un modèle de la dynamique du plasma après un claquage microonde dans l'air à pression atmosphérique a été développé. Ce modèle a permis d'expliquer pour la première fois la formation et la dynamique de structures filamentaires auto-organisées lors du claquage microonde. Le claquage microonde dans l'air à pression atmosphérique a été récemment observé au MIT dans des expériences mettant en oeuvre une source microonde de puissance et des caméras rapides. Les mesures montrent que, lors du claquage, un ensemble structuré de filaments de plasma se forme et se dirige vers la source à une vitesse de plusieurs km/s. Les mécanismes de formation et de propagation de ces structures auto-organisées de plasma ne sont pas bien compris et l'objectif de cette thèse a été de mettre en évidence et de modéliser les phénomènes physiques de base qui en sont responsables. Dans le but de décrire la dynamique du plasma après claquage, les équations de Maxwell ont été couplées à un modèle simple de plasma et résolues numériquement. Le modèle de plasma suppose la quasineutralité et décrit l'évolution de la densité de plasma sous l'effet de la diffusion, de l'ionisation, de l'attachement et de la recombinaison électron-ion. L'ionisation et l'attachement sont supposés dépendre du champ électrique effectif local. La vitesse moyenne électronique est déduite d'une équation de transport de quantité de mouvement simplifiée. La diffusion des particules chargées est ambipolaire au sein du plasma mais devient libre dans le front où la densité chute à zéro. Une expression heuristique de la transition entre diffusion ambipolaire dans le corps du plasma et diffusion libre sur les bords a été établie et validée à l'aide d'un modèle mono-dimensionnel de type dérive-diffusion-Poisson que nous avons développé et dans lequel on ne suppose pas la quasineutralité du plasma. Le modèle plasma-Maxwell quasineutre a ensuite été utilisé pour étudier la dynamique du plasma après claquage dans les conditions des expériences du MIT. Les résultats numériques montrent la formation de structures filamentaires auto-organisées de plasma en excellent accord qualitatif avec les observations expérimentales. Ces structures auto-organisées sont liées aux structures du champ électrique diffracté par le plasma. De nouveaux filaments se forment de façon continue dans le front du plasma par des phénomènes de diffusion-ionisation. Le modèle montre que la formation d'un réseau de filaments de plasma auto-organisé est dû à l'apparition des maxima de champ électrique de l'onde stationnaire formée dans le front du plasma. Dans la dernière partie de la thèse, la formation d'un filament de plasma isolé (ou streamer microonde) au maximum de champ formé à l'intersection de deux faisceaux microondes est analysée à l'aide du modèle. Le streamer microonde s'allonge parallèlement à la direction du champ en raison du renforcement du champ à ses pôles (phénomène de polarisation). L'intensité du champ aux extrémités du filament est modulée dans le temps en raison de phénomènes de résonance pour des longueurs de filaments voisines de multiples de la demi longueur d'onde.
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Thomas, David A. "Phased array imaging of two dimensional Doppler microwave backscattering from spherical tokamak edge plasmas." Thesis, University of York, 2016. http://etheses.whiterose.ac.uk/16885/.
Full textAbstract:
Doppler backscattering (DBS) in 1D is an established and powerful fusion plasma diagnostic technique. In this thesis we explore the capability of the novel Synthetic Aperture Microwave Imaging diagnostic (SAMI) in performing proof-of-principle 2D DBS experiments on the Mega Ampere Spherical Tokamak (MAST) and the National Spherical Torus eXperiment Upgrade (NSTX-U). Phenomena observed previously using 1D DBS systems such as intrinsic plasma spin up, momentum injection from neutral beams and sharp changes in power and turbulence velocity coinciding with the L-H transition are re-observed. In addition, SAMI’s unique 2D DBS capability has enabled the first ever 2D maps of Doppler backscattered radiation to be constructed. These 2D maps reveal that, due to turbulence elongated along field lines, Doppler backscattered power is concentrated in directions perpendicular to the magnetic field. This distribution of backscattered power allows magnetic pitch angle to be measured. Results from the utilisation of this technique are presented using MAST and NSTX-U data. This procedure constitutes a new independent channel for diagnosing magnetic pitch angle and is the first case of pitch angle being measured using a microwave diagnostic. A method utilising microwave diagnostics is of particular interest as this presents the possibility of high temporal and spatial magnetic pitch measurements enabling, through application of Amp`ere’s law, measurement of edge current density: an important parameter in governing pedestal stability. The new capabilities and limitations resulting from implementation of a 2D DBS phased array system are discussed. How such a 2D device might be further optimised is examined and areas of further study are proposed.
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Vas̆eková, Eva. "Spectroscopic studies of etching gases and microwave diagnostics of plasmas related to the semiconductor industry." n.p, 2006. http://physics.open.ac.uk/~ev295/!MASTER_THESIS.pdf.
Full text
15
Vasekova, Eva. "Spectroscopic studies of etching gases and microwave diagnostics of plasmas related to the semiconductor industry." Thesis, Open University, 2006. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.690909.
Full text
16
Ducatte, Gerald Roger. "Aspects of the microwave induced plasma as an element selective detector for supercritical fluid chromatography and supercritical fluid extraction." Diss., Virginia Tech, 1993. http://hdl.handle.net/10919/39732.
Full text
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Samudrala, Gopi Krishna. "Multivariable study on homoepitaxial growth of diamond on planar and non-planar substrates." Birmingham, Ala. : University of Alabama at Birmingham, 2009. https://www.mhsl.uab.edu/dt/2009p/samudrala.pdf.
Full textAbstract:
Thesis (Ph. D.)--University of Alabama at Birmingham, 2009.Title from PDF title page (viewed Jan. 28, 2010). Additional advisors: Shane A. Catledge, Joseph G. Harrison, Raymond G. Thompson, Uday K. Vaidya. Includes bibliographical references (p. 75-78).
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Ma, Jie. "Exploration of the gas phase chemistry in microwave activated plasmas used for diamond chemical vapour deposition." Thesis, University of Bristol, 2008. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.445892.
Full text
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Kroely, Laurent. "Process and material challenges in the high rate deposition of microcrystalline silicon thin films and solar cells by Matrix Distributed Electron Cyclotron Resonance plasma." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2010. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00550241.
Full textAbstract:
High deposition rates on large areas are industrial needs for mass production of microcrystalline silicon (μc-Si:H) solar cells. This doctoral work aims at exploring the usefulness of Matrix Distributed Electron Cyclotron Resonance (MDECR) plasmas to process the intrinsic layer of μc-Si:H p-i-n solar cells at high rates. With the high dissociation of silane achieved in MDECR plasmas, deposition rates as high as 6nm/s and 2.8nm/s have been demonstrated in our lab for amorphous and microcrystalline silicon respectively, without hydrogen dilution. This technique is also promising because it can be easily scaled up on large areas, just by extending the matrix of elementary microwave applicators. This subject was a unique opportunity to cover the whole chain of this field of research : A new MDECR reactor has been specially designed and assembled during this project. Its maintenance and its improvement have been important technical challenges : for example, the addition of a load-lock enabled us to lower the oxygen concentration in our films by a factor of 10. The impact of the deposition parameters (e.g. the ion energy, the substrate temperature, different gas mixtures, the microwave power) has been explored in extensive parametric studies in order to optimize the material quality. Great efforts have been invested in the characterization of the films. Our strategy has been to develop a wide range of diagnostics (ellipsometry, Raman spectroscopy, SIMS, FTIR, XRD, electrical characterizations etc.). Finally, p-i-n cells have been processed with the selected interesting materials. The successive successful improvements in the material quality (e.g. diffusion lengths of holes parallel to the substrate as high as 250 nm) did unfortunately not result in high efficiency solar cells. Their limited performance is in particular due to a very poor response in the red part of the spectrum resulting in low current densities. Consequently, the potential sources of limitation of the reactor, the material and the device have been studied : e.g. the presence of “cracks” prone to post-oxidation in the highly crystallized materials and the risk of deterioration of the ZnO substrate or of the p-doped layer by a too high process temperature or by hydrogen diffusing from the plasma.
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Zhu, Yu. "Modeling of a microwave plasma electron source for neutralization of ion thrusters." Toulouse 3, 2013. http://thesesups.ups-tlse.fr/1970/.
Full textAbstract:
Les sources électroniques sont utilisées pour neutraliser le flux d'électrons sortant d'un propulseur ionique. Les neutraliseurs conventionnels sont des cathodes creuses thermoioniques. Elles sont malheureusement fragiles, chères et très sensibles à la contamination par des espèces étrangères comme l'oxygène pour les orbites basses. Ainsi, des efforts de recherche autour des sources électroniques sont en cours. A l'aide d'un modèle analytique global ainsi qu'un modèle numérique auto-cohérent, je me suis attaché, durant ma thèse, à comprendre la physique qui régit les sources plasmas micro-ondes d'électrons et à comparer les résultats des modèles avec les résultats expérimentaux. Dans un premier temps, nous avons cherché à mieux comprendre la phase de génération du plasma sous des conditions similaires à celles de l'expérience. En particulier, nous avons pu trouver les meilleurs seuils de taux de flux de gaz, de pression de gaz et de taille de l'ouverture d'extraction des électrons, afin de déclencher le claquage. Ensuite, nous avons cherché les valeurs maximum de courant électronique qu'il est possible d'extraire de la source plasma, suivant les plages de pression de l'expérience, et nous avons fourni des informations quantitatives sur les caractéristiques du plasma (densité plasma, température électronique, etc. . . ). Nous avons trouvé que le courant maximum dans la source n'est pas très sensible à la pression et se situe autour de 20 mA/W. Connaissant le courant maximum, nous avons basé notre dernière étude numérique sur la théorie de gaine, afin de régler la taille de l'ouverture, dans le but d'extraire tous les électrons de la source plasma. Dans cette étude ainsi que la précédente, les outils analytiques et numériques ont été employés, et les résultats se sont trouvés être en bonne correspondance avec ceux de l'expérienceThe electron sources are used to neutralize the ion beams from the ion thrusters. The conventional neutralizers are thermoionic hollow cathodes, which are fragile, expensive and very sensitive to the contaminations, especially by Oxygen in Low Earth Orbit. Therefore, the research in seeking a plasma electron source is still very active. In my thesis, I have tried to understand the physics behind a microwave plasma electron source, by means of analytical global model and self-consistent numerical model, and compared the results with the experimental results. The first effort was devoted to better understand the plasma generation under the conditions similar to those of experiments. In particular, we found the best thresholds of gas flow rate, gas pressure and aperture size in order to trigger the breakdown. The second effort was devoted to understand how much is the maximum electron current that is available for extraction in the plasma source under the operation pressure range, and provide quantitative information on the plasma characteristics (plasma density, electron temperature, etc. . . ). We found the maximum current in this source is not very sensitive to the pressure and is around 20 mA/W. Knowing the maximum current, we based our last numerical study on the sheath theory, to tune the aperture size in order to extract all the electrons out from the plasma source. In the second and last study, both analytical and numerical tools were employed, and the results were in good agreements with those from the experiments
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McCleary, Keith Alan. "Sample introduction and solvent effects in an argon and helium microwave induced plasma." Diss., Virginia Tech, 1992. http://hdl.handle.net/10919/40444.
Full text
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Chruszez, Olivier. "Caractérisation de matériaux plasmas pour la conception de fonctions hyperfréquences." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2015. http://oatao.univ-toulouse.fr/15662/1/CHRUSZEZ.pdf.
Full textAbstract:
Afin de mettre à profit les propriétés des plasmas pour développer des fonctions hyperfréquences originales, le milieu plasma doit d’abord être caractérisé dans cette gamme de fréquence car son expansion et sa densité, supposée homogène, sont des paramètres mal maîtrisés. Une méthode de mesure de la constante diélectrique du plasma a donc été développée pour déterminer une permittivité relative complexe moyenne dans les conditions d’utilisation et d’excitation. A partir d’un modèle basé sur une méthode modale, et de la mesure de fréquence de résonance d’un résonateur, on caractérise un milieu plasma (permittivité, fréquence de coupure plasma) généré au sein d’une ligne microruban multicouches. Cette thèse, à l’intersection entre deux disciplines, plasmas et micro-ondes, valide l’utilisation de plasma localisé au sein d’une technologie planaire multicouches pour dimensionner des lignes d’impédance et/ou longueur de ligne variables. Elle met également en avant les difficultés rencontrées en termes de réalisation, pour générer des plasmas reproductibles et stables.
23
Iwai, Akinori. "Linear and Nonlinear Functions of Plasmas in Electromagnetic Metamaterials." Kyoto University, 2019. http://hdl.handle.net/2433/242471.
Full text
24
Regnard, Guillaume. "Développement d'une nouvelle génération de plasmas micro-onde à conditions opératoires étendues." Thesis, Grenoble, 2011. http://www.theses.fr/2011GRENY060/document.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse a été réalisé au Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie (IN2P3) deGrenoble en collaboration avec le groupe Thalès avec pour objectif le développement d’une nouvellegénération de plasmas micro-onde fonctionnant sur une gamme de pression étendue allant de 0,5 mtorrà 10 torr en argon. La travail présenté porte donc en : i) la conception des applicateurs basés sur destronçons de longueur λ/4 faisant office de transformateurs d’impédance entre le générateur et leplasma d’impédance supposée donnée (adaptation d’impédance approchée); ii) la déterminationexpérimentale de l’impédance réelle du plasma (partie réelle et partie imaginaire) par mesure dumodule et de la phase du coefficient de réflexion dans des conditions opératoires définies; iii) leredimensionnement des différents tronçons de l’applicateur par simulation numérique en tenantcompte de l’impédance réelle du plasma; iv) la validation expérimentale de l’adaptation d’impédanceentre générateur et plasma. Les résultats obtenus démontrent clairement qu’il est possible, à fréquencedonnée (2.45 GHz dans le cas présent), de concevoir et de dimensionner une source plasma avec uneefficacité énergétique supérieure à 80% pour des fenêtres en pression (d’au moins une décade)équivalentes à des fenêtres opératoires en termes de paramètres plasma. Ces sources individuelles àabsorption localisée de micro-ondes peuvent être utilisées en nombre pour la réalisation des plasmasuniformes de grandes dimensions par leur distribution selon des réseaux à deux dimensions (sourcesplanes) ou à trois dimensions (volumes de plasma), et donc pour des applications industrielles auxtraitements de surfaceThis work was done in the « Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie (IN2P3,Grenoble) » during a collaboration with Thales. The aim of the project was the development of a newgeneration of microwave plasma with extended operating conditions in the pressure range 0.5 mtorr to10 torr in argon. The presented work consists of: i) designing applicators based on sections of λ/4length serving as impedance transformers between the generator and the plasma with impedance ofgiven assumed value (approximate impedance adaptation); ii) experimentally determine the realplasma impedance (the real part and the imaginary part) for given operating conditions from themeasurement of modulus and phase of the reflection coefficient S11; iii) resize the different sections ofthe applicator by digital simulation taking the real plasma impedance into account; iv) finally, verifyexperimentally that the impedance adaptation between the generator and the plasma is correct. Theobtained results clearly demonstrate that it is possible, at a given frequency (here 2.45 GHz), to designand size a plasma source with an efficiency greater than 80 % for a window in pressure (at least onedecade) equivalent to an operating window in terms of plasma parameters. These individual sourceswith localized absorption of microwaves can be used in numbers to achieve uniform plasmas via theirdistribution over two-dimensional (planar sources) or tri-dimensional (volume plasma) networks, andthus for industrial surface treatments
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Almustafa, Mohamad. "Modélisation des micro-plasmas, conception des circuits micro-ondes, Coupleur Directionnel Hybride pour Mesures et des applications en Télécommunication." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2013. http://oatao.univ-toulouse.fr/14170/1/almustafa.pdf.
Full textAbstract:
L'intégration des nouveaux éléments basés sur la physique des plasmas dans le domaine des circuits et des systèmes micro-ondes est l'objectif de ce travail. En profitant des caractéristiques électromagnétiques des plasmas et en jouant sur leur architecture, on développe des micro-commutateurs micro-ondes et d'autres circuits radio et hyperfréquences en technologies microrubans ou en guide d'onde… La simulation de la propagation des ondes électromagnétiques dans un plasma et les études de l'interaction entre un plasma et les ondes électromagnétiques nécessite la connaissance des paramètres fondamentaux du plasma comme la permittivité. C'est pour cela qu'on étudie aussi les mesures plasmas par différents techniques comme la transmission/réflexion des ondes électromagnétiques, la perturbation des cavités résonnantes, ... Un schéma électrique équivalent modélisant un micro-commutateur hyperfréquence en plasma, est obtenu grâce aux mesures des courants de décharge électrique, à la rétro-simulation et aux techniques de modélisation numérique. Un coupleur directif hybride compact est utilisé pour les mesures plasmas en assurant la protection du matériel et de l'équipement de mesure des signaux d'un plasma.
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Binner, Eleanor, and ebinner@iprimus com au. "Investigation of trichloroethene destruction for the degreasing industry." Swinburne University of Technology, 2005. http://adt.lib.swin.edu.au./public/adt-VSWT20051025.112548.
Full textAbstract:
The major objective of this project was to assess the application of atmospheric
pressure microwave induced plasmas to the control of trichloroethene vapour
emissions from industrial cleaning processes. Laboratory experiments, chemical
modelling and chemical analysis were the three major elements of the project. A
typical stream to be treated, as measured at the project test site, was 60 lmin-1 of air
contaminated with 2 % trichloroethene vapour.
The practical experiments carried out were trichloroethene dissociation by microwave
plasma, propane-assisted microwave plasma and conventional propane combustion.
Flow rates of 4 � 12 lmin-1, trichloroethene concentrations of 0 � 6 % in air and
plasma powers of up to 3 kW were investigated. The processes were simulated using
both equilibrium and kinetic modelling in CHEMKIN. Chemical analysis was done
using gas chromatography with an electron capture detector, with gas
chromatography/mass spectrometry to identify eluted compounds.
The destruction and removal efficiencies, by-products, temperature and robustness of
each process were investigated. A simple economic and environmental analysis was
done, and the results were compared with currently available processes.
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Maho, Thomas. "Stérilisation de dispositifs médicaux ensachés par plasmas froids basse pression." Thesis, Orléans, 2016. http://www.theses.fr/2016ORLE2077.
Full textAbstract:
Dans le domaine médical, l’évolution des techniques et des technologies ainsi que l’apparition de nouveaux matériaux ont favorisé le développement de dispositifs médicaux (DM) toujours plus performants et légers. Certains de ces matériaux sont difficilement stérilisables de par leur fragilité aux agents stérilisants (physiques ou chimiques). De nombreuses études ont montré l’efficacité des plasmas froids sur des souches bactériennes pathogènes mais le maintien à l’état stérile des DM fragiles et sensibles à la température reste un verrou technique à lever. Cette thèse CIFRE s’inscrit dans le cadre du projet ANR PLAS’STER. Il vise à développer un procédé industriel pouvant répondre à une certification comme stérilisateur par plasmas froids basse pression. Le caractère innovant réside en la création et au confinement d’un plasma à l’intérieur d’un sac de stérilisation assurant la préservation de l’état stérile du DM stérilisé. Une première partie a été consacrée à la caractérisation physique des décharges plasmas confinées dans le sac de stérilisation. Cette étude a permis d’identifier les espèces potentiellement bactéricides et de définir des conditions favorables à leur production. Dans un second temps, l’efficacité bactéricide du procédé a été démontrée sur des bactéries à Gram négatif et à Gram positif selon la norme EN556. En parallèle, l’étude paramétrique réalisée sur E. coli a apporté des éléments de réponse sur les mécanismes de stérilisation et a ouvert des pistes sur l’optimisation du procédé. Enfin, l’analyse post-traitement des propriétés de biomatériaux a démontré l’absence de modifications macromoléculaires et a validé la potentialité du procédé PLAS’STER comme alternative aux méthodes usuelles de stérilisationStandard sterilization methods such as autoclave, ethylene oxide or irradiation can affect the biocompatibility of medical devices, especially those sensitive to heat or chemicals products. Numerous studies have demonstrated the possibility to use low pressure plasmas as an alternative sterilization process: low process temperature, treatment time competitive to autoclave and without any toxic agent. However, the sterile state preservation is still a problem. In the framework of the ANR PLAS'STER project, this CIFRE thesis focus on a new sterilization process development based on low pressure cold plasmas. The innovation resides in the creation and the confinement of a plasma inside a sterilization bag, thereby ensuring the conservation of the sterile state. The first part was dedicated to the physical characterization of the plasmas discharges confined inside the bag of sterilization. Secondly, the bactericidal efficiency of the process was demonstrated on Gram negative and Gram positive bacteria according to the EN556 standard. Additional tests on E. coli lead to hypothesis on the sterilization mechanisms and opened tracks on the optimization of our process. Finally, the properties analysis of biomaterials demonstrated the absence of macromolecular modifications and validated the potentiality of the process PLAS' STER as the sterilization method alternative
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Arcese, Emanuele. "Numerical modeling of microwave plasma actuators for aerodynamic flow control." Thesis, Toulouse, ISAE, 2019. http://www.theses.fr/2019ESAE0020/document.
Full textAbstract:
Au cours des dernières décennies, les plasmas créés par une décharge micro-ondes ont de plusen plus attiré l’attention de la communauté scientifique aérospatiale sur le sujet du contrôled’écoulements. En effet, il a été démontré expérimentalement que le dépôt d’énergie obtenu parle plasma peut modifier les propriétés aérodynamiques de l’écoulement autour d’un objet telleque la trainée de frottement. Or, la conception et l’optimisation de ces actionneurs plasma entant que technique de contrôle d’écoulements nécessitent une compréhension approfondie de laphysique sous-jacente que les seules expériences sont incapables de fournir.Dans ce contexte, nous nous intéressons à la modélisation numérique de l’interaction desondes électromagnétiques avec un plasma et le gaz afin de mieux comprendre la nature desdécharges micro-ondes et leur applicabilité. La modélisation de ces phénomènes présente desdifficultés importantes en raison du couplage multi-physique et donc de la multitude des échellesspatiales et temporelles qui apparaissent. Ce travail de thèse traite des questions de physiqueet de mathématiques appliquées soulevées par la modélisation numérique de ces plasmas.La première partie du travail se focalise sur les questions de validité du modèle physique duclaquage micro-onde fondé sur l’approximation de champ effectif local. En raison des gradientsde densité du plasma très élevés, la validité du concept de champ effectif local peut être misen doute. Pour cela, un modèle fluide du second ordre est développé en incluant une equationd’énergie électronique non-locale. Cette modélisation permet de décrire de façon plus précisele dépôt d’énergie par plasma induisant la formation d’ondes de choc dans le gaz. Une analysedimensionnelle du système d’équations fluide permet de caractériser la non-localité en espace dubilan d’énergie électronique en fonction du champ électrique réduit et de la fréquence de l’onderéduite. Une discussion est également menée sur d’autres approximations des coefficients detransport électronique. Dans une deuxième partie, la construction et l’analyse d’une méthode multi-échelles derésolution numérique du problème de propagation des ondes électromagnétiques dans le plasmasont réalisées. Il s’agit du couplage entre les équations de Maxwell dans le domaine temporel avecune équation de quantité de mouvement pour les électrons. L’approche s’appuie sur la méthodede décomposition de domaine de type Schwartz, basée sur une formulation variationnelle duschéma de Yee et utilisant deux niveaux de grilles Cartésiennes emboitées. Une grille locale,appelée patch, est utilisée pour calculer de manière itérative la solution dans la région du plasmaoù une meilleure précision est requise. La méthode proposée permet le raffinement local etdynamique du maillage spatial tout en conservant l’énergie du système. Une analyse théorique dela convergence de l’algorithme pour les résolutions temporelles explicite et implicite est égalementréalisée. Dans la dernière partie, des simulations numériques sur le claquage micro-ondes et la formation de structures filamentaires de plasma sont conduites. Les effets de différents types d’approximations sur le modèle physique du plasma sont analysés. Puis, ces expériences numériques démontre la précision et l’efficacité, en terme de temps de calcul, de la méthode multi-échelleproposée. Enfin, on étudie les effets de chauffage du gaz sur la formation et l’entretien de structures filamentaires dans l’air à pression atmosphérique. Pour cela, le modèle micro-onde-plasma développé est couplé avec les équations de Navier-Stokes instationnaires pour les écoulements compressibles. Les simulations montrent des caractéristiques intéressantes de la dynamique deces structures plasma pendant le processus de chauffage du gaz, qui sont en accord étroit avec les données expérimentalesIn recent decades, microwave discharge plasmas have attracted increasing attention of aerospace scientific community to the subject of aerodynamic flow control because of their capability of sub- stantially modifying the properties of the flow around bodies by effective energy deposition. The design and optimization of these plasma actuators as flow control technique require a compre- hensive understanding of the complex physics involved that the sole experiments are incapable to provide.In this context, we have interest in the numerical modeling of the mutual interaction of elec- tromagnetic waves with plasma and gas in order to better understand the nature of microwave discharges and their applicability. A challenging problem arises when modeling such phenomena because of the coupling of different physics and therefore the multiplicity of spatial and tempo- ral scales involved. A solution is provided by this thesis work which addresses both physics and applied mathematics questions related to microwave plasma modeling.The first part of this doctorate deals with validity matters of the physical model of microwave breakdown based on the local effective field concept. Because of large plasma density gradients, the local effective field approximation is questionable and thus a second-order plasma fluid model is developed, where the latter approximation is replaced by the local mean energy approximation. This modeling approach enables to take into account the non-locality in space of the electron energy balance that provides a more accurate description of the energy deposition by microwave plasma leading to the shock waves formation into the gas. A dimensionless analysis of the plasma fluid system is performed in order to theoretically characterize the non-locality of the introduced electron energy equation as function of the reduced electric field and wave frequency. It also discusses other approximations related to the choice and method of calculation of electron transport coefficients.Concerning the mathematical aspects, the thesis work focuses on the design and the analysis of a multiscale method for numerically solving the problem of electromagnetic wave propagation in microwave plasma. The system of interest consists of time-dependent Maxwell’s equations coupled with a momentum transfer equation for electrons. The developed approach consists of a Schwartz type domain decomposition method based on a variational formulation of the standard Yee’s scheme and using two levels of nested Cartesian grids. A local patch of finite elements is used to calculate in an iterative manner the solution in the plasma region where a better precision is required. The proposed technique enables a conservative local and dynamic refinement of the spatial mesh. The convergence behavior of the iterative resolution algorithm both in an explicit and implicit time-stepping formulation is then analyzed.In the last part of the doctorate, a series of numerical simulations of microwave breakdown and the filamentary plasma array formation in air are performed. They allow to study in detail the consequences of the different types of physical approximations adopted in the plasma fluid model. Then, these numerical experiments demonstrate the accuracy and the computational efficiency of the proposed patch correction method for the problem of interest. Lastly, a numerically investigation of the effects of gas heating on the formation and sustaining of the filamentary plasma array in atmospheric-pressure air is carried out. For doing this, the developed microwave-plasma model is coupled with unsteady Navier-Stokes equations for compressible flows. The simulations provide interesting features of the plasma array dynamics during the process of gas heating, in close agreement with experimental data
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Mazières, Valentin. "Claquage microonde par retournement temporel." Thesis, Toulouse 3, 2020. http://www.theses.fr/2020TOU30230.
Full textAbstract:
Un des défis auxquels sont confrontées les technologies plasmas est le développement de concepts de sources de plasma qui peuvent être transposés à des dimensions plus importantes, avec pour objectif par exemple le traitement de surface d'objets de grandes dimensions (panneaux solaires, écrans plats, grand wafer...). Cependant, plus la surface à traiter est grande, plus il devient difficile de la traiter. En fait, lorsqu'on augmente la surface, ces technologies se heurtent à des limites physiques et technologiques. Pour les sources plasmas microondes, l'incapacité à contrôler les plasmas vient du caractère multi-mode des grandes cavités, qui rend le contrôle de la distribution spatiale du champ électrique (et donc du plasma) en leur sein très difficile avec les technologies conventionnelles. L'objectif de la thèse est de développer une source plasma micro-onde répondant à ce besoin de contrôle des plasmas dans les grandes cavités (multimodes). Nous avons alors introduit un concept innovant de source de plasma micro-ondes : le "pinceau plasma ondulatoire". Le principe de cette source plasma consiste à contrôler dynamiquement la position du plasma dans une cavité en jouant sur la forme d'onde du signal transmis à la cavité. L'idée est alors d'utiliser le "Retournement Temporel", qui permet de focaliser spatio-temporellement l'énergie électromagnétique dans les cavités de grandes dimensions. Cette thèse propose les premières études théoriques et les premières démonstrations expérimentales du concept de "pinceau plasma ondulatoire"One of the challenges that face plasma technologies is the development of plasma source concepts that can be scaled to larger dimensions, for example for the surface processing of large objects (solar panels, flat screens, large wafers, etc.). However, the more the area to be processed is large, the more it is difficult to process it. In fact, when increasing the area these technologies face physical and technological limitations. For microwave plasma sources, the inability to control plasmas comes from the multi-mode nature of large cavities, which makes the control of the spatial distribution of the electric field (and thus of the plasma) inside very difficult with conventional technologies. The objective of this thesis is to develop a microwave plasma source addressing this need for plasma control in large cavities (multimode). We then introduced an innovative concept of microwave plasma source: the "wave plasma brush". The principle of this plasma source consists in dynamically controlling the position of the plasma in a cavity by playing on the waveform of the transmitted signal to the cavity. The idea is then to use "Time Reversal", which allows a spatio-temporal focusing of the electromagnetic energy in large cavities.This thesis proposes the first theoretical studies and the first experimental demonstrations of the concept of "wave plasma brush"
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Belapure, Jaydeep [Verfasser], Ulrich [Akademischer Betreuer] Stroth, and Peter [Akademischer Betreuer] Fierlinger. "Non-thermal electron populations in microwave heated plasmas investigated with X-ray detectors / Jaydeep Belapure. Gutachter: Peter Fierlinger ; Ulrich Stroth. Betreuer: Ulrich Stroth." München : Universitätsbibliothek der TU München, 2013. http://d-nb.info/1033891258/34.
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Belapure, Jaydeep Verfasser], Ulrich [Akademischer Betreuer] [Stroth, and Peter [Akademischer Betreuer] Fierlinger. "Non-thermal electron populations in microwave heated plasmas investigated with X-ray detectors / Jaydeep Belapure. Gutachter: Peter Fierlinger ; Ulrich Stroth. Betreuer: Ulrich Stroth." München : Universitätsbibliothek der TU München, 2013. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:91-diss-20130416-1140667-0-8.
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Graef, Holger. "Dirac fermion optics and plasmonics in graphene microwave devices." Thesis, Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS624.
Full textAbstract:
Cette thèse porte sur trois phénomènes différents dans les propriétés de transport électronique du graphène balistique: D'abord, la réflexion totale interne des électrons est étudiée dans un réflecteur coin défini par des électrodes de grille. On démontre des effets d'optique électronique géométrique et cohérente. Le dispositif est sensible à la diffusion par les phonons. On l'utilise pour démontrer la faisabilité d'expériences d'optique de fermions de Dirac en régime hyperfréquences, envisageant des mesures du temps de vol des phonons. Deuxièmement, nous utilisons des condensateurs graphène à effet de champs pour étudier les plasmons de grande longueur d'onde avec un analyseur de réseau. Une résonance est observée à 40 GHz, correspondant à un plasmon d'une longueur d'onde de 100 μm. Ce résultat constitue un pas important vers la réalisation de dispositifs plasmoniques résonnants et vers l'étude des plasmons dans des super-réseaux bipolaires. Enfin, nous étudions la rupture de l'effet Hall quantique entier dans un échantillon de graphène bicouche. Le transport en courant continu et le bruit à 5 GHz démontrent que le champ de rupture intrinsèque peut être atteint. Sa signature est un décollage brutal du bruit, avec un facteur de Fano superpoissonien. Comme mécanisme de rupture, nous proposons l'instabilité des magnetoexcitonsThis thesis addresses three different phenomena in the DC and GHz electronic transport properties of ballistic, hBN-encapsulated graphene: Firstly, the total internal reflection of electrons is investigated in a gate-defined corner reflector. Both geometric and coherent electron optics effects are demonstrated and the device is shown to be sensitive to minute phonon scattering rates. It is then used as a proof-of-concept for GHz electron optics experiments in graphene, paving the way for phonon time-of-flight measurements. Secondly, we introduce top-gated graphene field-effect capacitors as a platform to study ultra-long wavelength plasmons with a vector network analyzer. We simultaneously measure resistivity, capacitance and kinetic inductance. A resonance is observed at 40 GHz, corresponding to a plasmon of 100 µm wavelength. This result sets a milestone for the realization of resonant plasmonic devices and the investigation of plasmon propagation in bipolar superlattices. Finally, we move our attention to the quantum Hall breakdown in a bilayer graphene sample. DC transport and GHz noise measurements show that the elusive intrinsic breakdown field can be reached in graphene. Its signature is an abrupt increase of noise, with a super-Poissonian Fano factor. A magnetoexciton instability is proposed as the origin of breakdown
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Bockel-Macal, Savine. "Étude d'un procède de nitruration assistée par une post-décharge micro-ondes Ar-N₂-H₂ en écoulement : diagnostics de la phase gazeuse et modélisation du réacteur." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1997. http://www.theses.fr/1997INPL018N.
Full textAbstract:
Le travail présenté dans ce mémoire porte sur le développement d'un nouveau concept de traitement de surface par plasma froid : la nitruration assistée par une post-décharge en écoulement générée par un plasma micro-ondes. Les diagnostics dans les décharges Ar-N₂-H₂ (spectroscopie optique, fluorescence induite par laser, et titrage de N par NO) ont d'abord été établis afin de quantifier les processus de création et de transport de l'azote atomique responsable de la nitruration. La modélisation 3D de la phase gazeuse dans le réacteur de nitruration a été ensuite effectuée. Elle permet de prévoir la carte des températures, l'hydrodynamique du gaz, et la carte des titres massiques en azote atomique dans le réacteur pour des conditions opératoires données et des configurations géométriques choisies. Au moyen d'un modèle numérique de diffusion de l'azote atomique dans le fer en régime transitoire, des abaques ont été construits à partir de plusieurs simulations utilisant des conditions à la surface différentes (titre massique constant ou densité de flux constante). Ils permettent de prévoir la croissance des couches de nitrures de fer et la position des interfaces en fonction du temps. Des expériences ont porté sur la nitruration à 550°C de trois tiges en fer pur de grande longueur pour différentes durées de nitruration. La simulation de ces expériences permet d'affirmer d'une part, que la croissance des couches de nitrures de fer s'effectue avec une condition de densité de flux constantes à la surface, et d'autre part, de corréler l'hétérogénéité du titre massique en azote atomique calculé au voisinage des tiges dans la phase gazeuse avec les différences d'épaisseur des couches de combinaison obtenues lors des expériences. Le modèle élaboré se présente ainsi comme un outil prévisionnel facilement extrapolable aux traitements de post-décharge qui sont en développement
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Pouvesle, Jean-Michel. "Réactivité des espèces métastables et des ions moléculaires de l'hélium dans des plasmas a pression élevée." Orléans, 1986. http://www.theses.fr/1986ORLE0216.
Full textAbstract:
Caractérisation des réactions de transfert de charge et d'excitation à partir, respectivement, des ions moléculaires et des métastables atomiques et moléculaires de l'hélium avec divers atomes et molécules
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Mitschker, Felix [Verfasser], Peter [Gutachter] Awakowicz, and Anjana [Gutachter] Devi. "Influence of plasma parameters in pulsed microwave and radio frequency plasmas on the properties of gas barrier films on plastics / Felix Mitschker ; Gutachter: Peter Awakowicz, Anjana Devi ; Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik." Bochum : Ruhr-Universität Bochum, 2019. http://d-nb.info/1175205095/34.
Full text
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Kassir, Abdel Majid. "Spectres radiatifs de plasmas d'air, N2, Ar-N2-H2 à l'équilibre et en déséquilibre thermique : étude théorique et caractérisation d'une décharge micro-ondes." Thesis, Toulouse 3, 2020. http://www.theses.fr/2020TOU30140.
Full textAbstract:
Le rayonnement émis par les plasmas joue un rôle important dans de nombreuses applications allant du traitement de surfaces aux sciences de l'aérospatial. Dans le cas d'un milieu constitué d'atomes et de molécules tel un plasma, l'analyse de l'émission spectrale de ces espèces permet notamment de remonter à des grandeurs caractéristiques telles que la température et les densités des espèces dans le milieu. Cette étude propose de caractériser un plasma à l'équilibre et faiblement hors-équilibre à travers son rayonnement. Pour ce faire, un code de simulation de spectres radiatifs a été développé afin d'étudier le rayonnement de ces plasmas en fonction de la (des) température(s) caractéristique(s) du milieu et un dispositif expérimental d'une torche micro-ondes permettant de générer un plasma en faible déséquilibre thermique a été mis en place et la décharge a été caractérisée par spectroscopie optique d'émission. La première partie de ce travail situe le contexte scientifique de cette étude par rapport à l'existant et au projet scientifique de l'équipe. Les lois physiques qui régissent les plasmas à l'équilibre et en déséquilibre sont détaillées. Les méthodes de diagnostic basées sur la spectroscopie optique d'émission communément utilisées pour sonder ces plasmas sont présentées. Les logiciels de simulation de spectres radiatifs LIFBASE, SPECAIR et SPARTAN sont décrits à la fin de ce chapitre ; les résultats issus de ces logiciels servent de référence et de comparaison pour le code de simulation développé pour ce travail. La seconde partie traite de la simulation de spectres radiatifs des plasmas à l'équilibre et en déséquilibre thermique. La théorie du rayonnement moléculaire est présentée en détails ainsi que le calcul des niveaux d'énergie d'une molécule diatomique. Les lois de sélection autorisant les transitions radiatives entre ces niveaux et conduisant à la structure particulière des spectres moléculaires sont également discutées. Les spectres simulés via le code numérique mis en place au cours de ces travaux sont comparés avec les spectres de référence pour les systèmes moléculaires d'un plasma d'air et d'argon-azote-hydrogène. Les concordances et les différences observées lors de ces comparaisons sont soulignées ainsi que la nécessité de comparer les spectres calculés avec des spectres expérimentaux afin de juger de la validité de notre modèle et de ceux des logiciels utilisés. La troisième partie de ce mémoire présente l'étude expérimentale mise en place au LAPLACE sur la caractérisation du rayonnement émis par une torche plasma micro-ondes opérant à la pression atmosphérique.[...]Plasma radiation plays an important role in many applications, ranging from surface modification to aerospace sciences. In a medium constituted of atoms and molecules, such as a plasma, the spectral emission analysis of these species allows one to calculate the medium's characteristic temperatures and electron number density. This study aims to characterize a plasma through its radiation in both thermal equilibrium and weak non-equilibrium conditions. To achieve this goal, a radiative spectra simulation code was developed to study the plasma radiation as a function of the medium's characteristic temperature(s). Additionally, a microwave plasma torch experimental setup was assembled allowing the generation of a weak non-equilibrium plasma, which was then characterized by means of optical emission spectroscopy. First, the context of this study will be positioned in respect to the literature and scientific project of the team. The physical laws governing equilibrium and non-equilibrium plasma will be detailed, and optical emission spectroscopy diagnostic methods normally used to probe these plasmas will be presented. In addition, radiative spectra simulation software, such as LIFBASE, SPECAIR, and SPARTAN, will be described at the end of the first chapter; spectra calculated via these software serve as a reference and comparison basis for the code developed for this work. The second part of this study focuses on the radiative spectra simulation of equilibrium and non-equilibrium plasmas. The theory of molecular radiation will be thoroughly reviewed, as will the diatomic molecules energy levels calculation. The selection rules allowing the radiative transitions between these states and leading to the particular structure of molecular spectra will be discussed, and the spectra simulated by our code will be compared to the reference spectra for the molecular systems of an air plasma and an argon-nitrogen-hydrogen plasma. The agreements and discrepancies noted during these comparisons will be underlined, as well as the necessity to compare the calculated spectra with experimental spectra in order to judge the validity of our model and those implemented in the software used as references. The third part of this work presents the experimental study that was led at the LAPLACE laboratory on the characterization of the radiation emitted by a microwave plasma torch operating at atmospheric pressure. The theory of microwaves propagation along a waveguide and the energy coupling efficiency between the microwaves and the plasma will be briefly reviewed. The experimental setup will then be detailed, and the physical conditions for generating and sustaining the discharge will be discussed. [...]
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Salem, Rania. "Modélisation des plasmas micro-ondes utilisés pour le dépôt de diamant intrinsèque ou dopé au bore." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2015. http://www.theses.fr/2015USPCD013.
Full textAbstract:
Cette thèse porte sur la modélisation des plasmas micro-ondes en mélanges H2/CH4 et H2/CH4/B2H6, utilisés pour le dépôt de diamant intrinsèque et de diamant dopé au bore. L'objectif est d'établir des modèles de cinétique chimique afin de décrire la phase gazeuse et d'appréhender les limitations des modèles physiques nécessaires à l'étude des plasmas H2/CH4 et H2/CH4/B2H6 fonctionnant à haute densité de puissance (haute pression / haute puissance). L'étude repose sur une approche numérique à travers plusieurs modèles physique (1D et 2D) et chimiques qui permet la description physico-chimique de la phase plasma en fonction de nombreux paramètres expérimentaux (pression, puissance, composition du gaz). Une comparaison des résultats numériques a été effectuée systématiquement avec des mesures de densités intégrées radialement réalisées par TDLAS et OES pour les espèces CH4, CH3, C2H2, C2H4, C2H6, B2H6 et B. Cette comparaison a pour objectif la validation des modèles physiques et des schémas cinétiques. Des écarts significatifs entre le modèle et l'expérience ont révélé une limitation intrinsèque à l'utilisation d'une approche ID radiale pour décrire les propriétés du plasma pour les conditions de haute densité de puissance. L'utilisation d'un modèle 2D fluide conçu à partir du logiciel ANSYS Fluent propose une meilleure description des phénomènes de transport mais ne permet pas de prendre en compte les processus électroniques. L'analyse de la composition chimique des plasmas micro-onde H2/CH4, H2/B2/H6 et H2/CH4/ B2H6 a montré une limitation des schémas cinétiques décrivant ces mélanges par une large gamme de conditions opératoires. En particulier les mécanismes C/B de ces modèles ne reproduisent pas la forte influence observée expérimentalement de l'addition de méthane sur le bore atomique. Enfin une étude numérique sur la distribution spatiale des espèces borées à poximité de la surface est confrontée à des résultats expérimentaux sur le dopage de diamant en fonction de différents paramètres du procédéThis thesis deals with modelling of high power density microware plasmas of H2/CH4 and H2/CH4/B2H6 mixtures used for growing intrinsic and boron-doped diamond films. The aim of this work is to establish chemical kinetic schemes in order to describe the gas phase composition and to manage limitations of physical models of high power density H2/CH4 and H2/CH4/B2H6 plasmas. This investigation relies on a numerical approach using different physical models (ID and 2D) as well as chemical models according to differents experimental parameters (pressures, power, gas composition). Comparisons are carried out with integrated densities of CH4, CH3, C2H2, C2H4, C2H6, B2H6 and B measured by TDLAS and OES in order to validate the models. Significant discrepancies highlight limitation of ID approach for high power density whereas the use of a 2D fluid model (Fluent based) proposes better description of transport phenomena. The chemical analysis of H2/CH4, H2/B2H6 and H2/CH4/B2H6 MW plasmas also shows a limitation of the current kinetic schemes for a wide range of operating conditions. In particular C/B mechanisms do not reproduce the strong influence of methane addition on B. At least, a numerical study of spatial composition of boron species near the substrate is compared to experimental results on doping efficiency
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Guidi, Lorenzo [Verfasser], Eric [Akademischer Betreuer] Sonnendrücker, Caroline [Gutachter] Lasser, Eric [Gutachter] Sonnendrücker, and Olivier [Gutachter] Lafitte. "Scattering and reflection of microwave beams in fusion plasmas : Numerical analysis with semiclassical methods / Lorenzo Guidi ; Gutachter: Caroline Lasser, Eric Sonnendrücker, Olivier Lafitte ; Betreuer: Eric Sonnendrücker." München : Universitätsbibliothek der TU München, 2019. http://d-nb.info/1192441826/34.
Full text
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Soulier, Manon. "Caractérisation et optimisation d'une source plasma pour le traitement de semences dans le domaine agroalimentaire." Thesis, Toulouse 3, 2020. http://www.theses.fr/2020TOU30278.
Full textAbstract:
La conservation des produits et l'optimisation des rendements sont au centre des préoccupations de l'industrie agroalimentaire afin d'assurer la sécurité alimentaire d'une population mondiale en expansion. Les techniques agricoles actuelles sont majoritairement appliquées sur les semences, à l'origine de tous les aliments, et les premières cibles des contaminants. L'utilisation intensive d'intrants chimiques se révèle nuisible pour la sécurité sanitaire de l'agriculteur et pour la biodiversité. Depuis les années 2010, les plasmas sont étudiés comme alternatives potentielles à ces méthodes pour leurs propriétés biocides, leurs actions dans la germination de semences et pour la dégradation de molécules. Dans ce contexte, un procédé de plasma d'air à basse pression (1 pascal) est étudié et optimisé en vue d'une application au traitement de semences. Les graines sont disposées sur une grille connectée à la masse dans une enceinte sous vide de 80 litres. La source principale est un applicateur micro-ondes (MW) à structure coaxiale régie par le phénomène de résonance cyclotronique des électrons (RCE). L'étude des propriétés fondamentales (espèces excitées, densités et températures électroniques) de ces plasmas à différentes positions dans le réacteur a permis de définir deux régimes de fonctionnement dépendants de la puissance injectée. Une forte densité d'espèces est générée dans la zone de RCE puis diffusée dans l'enceinte. Cette distribution est volumique à basse puissance et dirigée vers les parois à partir de 100 W. Une source radiofréquence (RF) à couplage capacitif est ajoutée en complément. Une étude paramétrique est réalisée en faisant varier la puissance RF. Une puissance RF supérieure à la puissance MW entraîne une densité d'espèces réactives plus importante et plus uniforme en volume. Ces espèces sont susceptibles d'interagir avec les graines. L'efficacité de ce procédé dans les problématiques agricoles est établie à travers deux études distinctes réalisées sur des graines certifiées non traitées par des pesticides. - Les aliments sont susceptibles d'être contaminés par des moisissures causant une décomposition précoce des tissus organiques et la réduction, à termes, des réserves. La faculté de certaines moisissures à produire des mycotoxines, présente un risque sanitaire pour le consommateur (e.g. déoxynivalénol : DON, produit par Fusarium spp.). La flore native de grains de blé tendre panifiable (Triticum aestivum L.) est identifiée avant de quantifier l'efficacité fongicide du plasma sur celle-ci. La dégradation de la mycotoxine DON engendrée par la source MW est estimée sur un substrat de verre et sur les grains de blé. La conservation post-traitement du taux d'humidité et de la teneur en gluten dans la farine de blé, est vérifiée afin d'assurer son utilisation pour la panification.[...]Agri-food industry issues concern food products storage, and yields increase. Since the 1950's, intensive agriculture, chemical pesticides based, and massive irrigation are means used to confront increasing population needs. However, these practices have shown adverse effects on biodiversity and farmers health. Several studies have shown relevant results on cold plasmas fungicidal properties, action on seed germination and on chemicals degradation. A low-pressure air plasma (1 pascal) process was used and optimized for seed treatment. Seeds were placed onto a grounded grid inside an 80 liters reaction chamber exposed to two kinds of plasma. The main source was an electron cyclotron resonance microwave plasma applicator (MW-ECR). Plasma fundamental properties (emitted species, electron densities and temperatures) were measured to map the discharge. This characterization allowed to define two plasma regimes considering the injected power. High species density was generated inside the ECR area. At low-powers, species were diffused inside the plasma volume whereas by exceeding 100 W, they were carried towards the walls. The secondary source was a capacitively coupled radiofrequency plasma source (RF-CCP). The previous plasma parametric study was completed by varying the radiofrequency power. RF power greater than MW power results in higher reactive species density and a volume uniformization of plasma. These species are likely to interact with the seeds. This process efficiency in the agricultural issues of fungal contamination and seed yield optimization was established through two separate studies carried out on seeds which have been certified chemical treatment free. - Seeds represent the first step of the food production chain, constituting most of food products. Fungal contaminants have negative effects on seeds from field to consumer. They are crops spoilers, impacting production yields and food stocks. Molds, such as Fusarium spp. may produce mycotoxins during their metabolism process, responsible on health hazards (e.g. deoxynivalenol: DON or vomitoxin). Plasma discharges fungicidal properties were evaluated on bread wheat seeds (Triticum aestivum L.). Wheat seeds native fungal flora was identified before quantifying their inactivation by the plasma process. The microwave plasma process can face to the substrate matrix effect. This phenomenon was studied by comparing DON degradation onto plate glass carriers and wheat carriers. Post-treated seeds conformity for bread making was evaluated by physicochemical properties such as moisture and gluten contents. Germination yields were also evaluated in order to be consistent with a sustainable agriculture approach. [...]
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Altaweel, Ayman. "Synthèse de nanostructures d'oxyde de cuivre par micro-post-décharge micro-ondes à pression atmospherique." Thesis, Université de Lorraine, 2014. http://www.theses.fr/2014LORR0059/document.
Full textAbstract:
L’étude de l’oxydation de films minces de cuivre déposés par pulvérisation magnétron sur des substrats de silicium et de verre a été menée au moyen d’une micro-post-décharge micro-ondes dans l’objectif de faire croître de manière localisée des nanostructures contrôlées d’oxyde. L’utilisation de plasma permet d’utiliser des atomes d’oxygène plutôt que de molécules d’oxygène et de pouvoir diminuer les températures de synthèse d’environ 100° typiquement. Il a ainsi été possible de faire croître des nanostructures hiérarchiques formées de nanoparois en boule, des nanoparois d’épaisseurs variables, des nanofils et des nanoplots de CuO. Ces différentes nanostructures se forment à des instants successifs et se répartissent radialement par rapport au centre de l’impact de la post-décharge. Elles croissent en suivant des cinétiques paraboliques qui traduisent une limitation par un transport diffusionnel. La diffusion est externe et conduit la formation de porosités Kirkendall à l’interface substrat-cuivre. Les analyses TEM ne montrent pas d’orientation privilégiée. Les nanofils sont soit mono- soit bi-cristallins. Des contraintes de compression (respectivement de tension) ont été mesurées dans Cu2O (respectivement dans CuO). La taille de grain est plus élevée au centre que sur les bords du traitement. Cela permet la croissance de nanoparois et de nanofils de diamètres relativement importants près du centre alors qu’une taille de grains plus petites sur les extérieurs entraîne la formation de nanofils plus fins mais avec une densité surfacique supérieure. Les différents modèles de croissance existant ont été repris pour interpréter ces nouveaux résultatsOxidation of copper thin films deposited by magnetron sputtering on silicon and soda-lime glass substrates was performed by means of a microwave micro-afterglow to grow locally controlled nanostructures of copper oxide. The use of plasma discharges offers the possibility to handle oxygen atoms instead of oxygen molecules, which enable a substantial decrease in the synthesis temperature of about 100° typically. It was thus possible to grow hierarchical nanostructures made of nanowalls shaped in balls, nanowall with variable thicknesses, nanowires and nanodots of CuO. These different nanostructures forms successively and are distributed radially from the impact center of the post-discharge outwards. They grow by following parabolic growth rates that are due to a diffusion transport limitation. Outward diffusion occurs and creates a Kirkendall porosity at the substrate-copper interface. TEM analyses do not show any preferential orientation. Nanowires are either mono- or bi-cristals. Compressive (respectively tensile) stress was measured in Cu2O (respectively CuO). The grain size is larger in the center than on the edges of the treatment area. This enables the growth of nanowalls and nanowires with diameters pretty large close to the center whereas a smaller grain size on the edges leads to the formation of thinner nanowires but with higher surface density. The different existing growth models were considered to interpret these new results
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Thouvenin, Amanda. "Dépôt et caractérisation de couches minces de SiCxNy.H par CVD assistée par plasma micro-ondes ECR avec précurseurs organosiliciés." Thesis, Université de Lorraine, 2016. http://www.theses.fr/2016LORR0196/document.
Full textAbstract:
Les films à base de Si, C et N sont des matériaux multifonctionnels aux propriétés optiques, électroniques et mécaniques attractives pour des applications dans le domaine du photovoltaïque et de la microélectronique entre autres. Il existe une forte dépendance de ces propriétés par rapport à la structure. Ce travail de thèse a plusieurs objectifs. Le premier objectif est la mise au point d’un procédé de dépôt de films minces de SiCxNy:H dans un réacteur CVD assistée par plasma micro-ondes ECR avec les précurseurs organosiliciés héxaméthyldisilazane (HMDSN) et tétraméthylsilane (TMS). Le second objectif est la caractérisation des dépôts synthétisés dans ce nouveau réacteur et le développement d’outils de diagnostic afin d’étudier le dépôt en cours de croissance. Deux techniques de caractérisation in situ ont été développées. Un procédé d’extraction de la ligne de base interférentielle des spectres FT-IR permet la détermination des paramètres optiques dans l’infrarouge (indice de réfraction et épaisseur) du film sondé. Ce diagnostic est adapté aussi bien à une analyse post-dépôt qu’au contrôle de procédé in situ en temps réel. De plus, la mise au point de la technique de réflectométrie a permis le suivi et le contrôle des dépôts lors de leur croissance dans le domaine visible. L’influence de la température de dépôt, du flux de précurseur et de la puissance injectée dans le plasma ainsi que le vieillissement des films à l’air ont été étudiés dans un premier temps. Ces études ont permis l’établissement des paramètres de dépôts optimaux et la détermination des conditions menant aux dépôts les plus denses avec la meilleure résistance à l’oxydation. Dans un second temps, l’étude de l’influence du taux d’azote dans le mélange gazeux a permis la synthèse de films avec une composition variée allant d’un type SiC:H à un type SiN:H et ainsi d’obtenir une large gamme d’indices de réfraction. Enfin, l’utilisation d’un procédé de dépôt hybride couplant le plasma ECR micro-ondes dans un mélange gazeux contenant TMS à la pulvérisation d’une cible de Si, a mené à la synthèse de films plus riches en silicium améliorant la densité de liaisons Si-C et entraînant la hausse de l’indice de réfraction des filmsSi, C and N based thin films are multifunctional materials with optical, electronical and mechanical properties showing great potential for photovoltaic and microelectronic applications and more. Those properties exhibit a strong dependency upon the structure of the thin film. Several goals were set for this thesis work: the development of a ECR microwave plasma assisted CVD deposition reactor using organosilicon precursors (hexamethyldisilazane or HMDSN and tetramethylsilane or TMS), the characterization of SiCN thin films deposited in this reactor, and the development of diagnosis tools suited for the analysis of the growing film. Two in situ characterization techniques have been developed. The interferential baseline extraction from FT-IR spectra enables the determination of thin film optical parameters (refractive index and thickness) in the infrared range. This diagnosis is applied as well with post-deposition analysis as with real time in situ control of the deposition process. Moreover, the development of a reflectometry diagnosis has allowed to monitor and control the deposition process in the visible range. Influence of substrate temperature, precursor flow and plasma power as well as thin film ageing has been studied. Those analyses have enabled the derivation of optimal deposition conditions leading to denser films with better oxidation resistance. Then, the variation of nitrogen concentration in the gaseous mixture has led to the synthesis of a wide variety of thin film compositions ranging from SiC to SiN like thin films with a large range of refractive index. Finally, using an innovative hybrid system coupling an ECR microwave plasma with the pulverization of a Si target, Si-richer thin films have been synthesized allowing for denser thin films with higher refractive indices owing to an increase in Si-C bonding
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Laurent, Christopher. "Caractérisation expérimentale et optimisation de procédés plasma pour la décontamination de l'AMC (Contamination Moléculaire Aéroportée)." Thesis, Toulouse 3, 2016. http://www.theses.fr/2016TOU30285.
Full textAbstract:
Un problème majeur en microélectronique est la contamination moléculaire aéroportée qui dégrade les substrats et les masques diminuant le rendement de production des composants. L'utilisation de boîtes de transport en polymères pour le stockage des substrats favorise la contamination moléculaire croisée entre les deux éléments. Il est alors primordial d'avoir un procédé de décontamination des boîtes efficace et rapide. Dans le cadre de cette thèse, plusieurs solutions de décontamination par plasmas ont été étudiées. Les plasmas étaient générés selon quatre couplages énergétiques en utilisant des excitations radiofréquence (13,56 MHz) et micro-onde (2,45 GHz). Ils étaient caractérisés avec une sonde de Langmuir et un spectromètre optique sous différentes conditions expérimentales. Enfin, un protocole de contamination au fluorure d'hydrogène a été développé pour évaluer et comparer l'efficacité de décontamination des procédés plasma à ceux utilisés actuellement en microélectroniqueUn problème majeur en microélectronique est la contamination moléculaire aéroportée qui dégrade les substrats et les masques diminuant le rendement de production des composants. L'utilisation de boîtes de transport en polymères pour le stockage des substrats favorise la contamination moléculaire croisée entre les deux éléments. Il est alors primordial d'avoir un procédé de décontamination des boîtes efficace et rapide. Dans le cadre de cette thèse, plusieurs solutions de décontamination par plasmas ont été étudiées. Les plasmas étaient générés selon quatre couplages énergétiques en utilisant des excitations radiofréquence (13,56 MHz) et micro-onde (2,45 GHz). Ils étaient caractérisés avec une sonde de Langmuir et un spectromètre optique sous différentes conditions expérimentales. Enfin, un protocole de contamination au fluorure d'hydrogène a été développé pour évaluer et comparer l'efficacité de décontamination des procédés plasma à ceux utilisés actuellement en microélectronique
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Gadonna, Katell. "Torche à plasma micro-onde à la pression atmosphérique : Transfert thermique." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00699619.
Full textAbstract:
Parmi les torches à plasma microonde, la torche à injection axiale (TIA) est utilisée depuis de nombreuses années pour créer des espèces chimiquement actives dans des applications comme l'analyse de gaz, les traitements de surface et les traitements d'effluents gazeux. Notre étude porte sur l'énergie transférée par le plasma créé par cette torche à pression atmosphérique, qui trouve son intérêt notamment dans le chauffage de l'hélium pour la montée en altitude d'un ballon dirigeable. La TIA permet de coupler de l'énergie microonde (2.45 GHz) à un gaz injecté axialement à la sortie d'une buse. La TIA donne lieu à un plasma hors équilibre thermodynamique formé d'un dard de forte luminosité, avec une densité maximale de particules chargées à la sortie de la buse. Notre étude porte sur l'expérience et la modélisation de cette torche pour comprendre la répartition du champ électromagnétique, l'écoulement du système gaz/plasma et le transfert de chaleur du plasma au gaz.Des mesures par spectroscopie optique d'émission dans l'argon et l'hélium ont permis de trouver les températures du gaz (1500 K vs 3000 K) en fonction des conditions expérimentales (débit, puissance). Elles ont été estimées en ajustant les spectres ro-vibrationnels de N2 obtenus à ceux issus du logiciel SPECAIR. La mesure de la densité électronique (de l'ordre de quelques 10^14 cm^-3) a été réalisée dans un plasma d'hélium par élargissement Stark de la raie Hβ. Ces mesures ont un double objectif : obtenir des données d'entrée au modèle et valider ses résultats.La modélisation se partage en deux modules réalisés avec le logiciel COMSOL Multiphysics: (i) un module électromagnétique 3D qui résout les équations de Maxwell, (ii) un module hydrodynamique 2D qui résout les équations de Navier-Stokes pour le système gaz/plasma en prenant en compte les ions. Un module plasma, en cours de développement, résoudra les équations fluides pour les électrons et les ions du plasma.Cette modélisation réussit à prédire des températures similaires à celles obtenues expérimentalement et a permis de montrer l'influence du plasma sur l'écoulement et la température du gaz ainsi que l'efficacité du transfert de chaleur du plasma au gaz.
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Alrafei, Bachar. "Etude catalytique et cinétique de la méthanation du CO₂ en lit fixe et sous plasma micro-ondes Remarkably stable and efficient Ni and Ni-Co catalysts for CO2 methanation." Thesis, Normandie, 2019. http://www.theses.fr/2019NORMIR17.
Full textAbstract:
L’objet de cette thèse est la conception d’un procédé de méthanation du CO₂, s’inscrivant dans le cadre du concept Power-to-Gas (PtG), pour pouvoir stocker l’excès d’électricité produite à partir des sources renouvelables. Pour ceci, des catalyseurs performants à base de Ni et de Co ont été développés et caractérisés par plusieurs techniques. L’effet de la teneur en nickel, de la température de calcination et de l’ajout du cobalt a été examiné. Les caractérisations effectuées ont montré que la teneur en nickel et la température de calcination affecte la nature des espèces métalliques présentes à la surface du catalyseur, ainsi que la réductibilité de ces espèces. Il a été constaté que l’addition du cobalt résulte en un effet opposé sur la réductibilité et sur la dispersion du métal. Plusieurs tests catalytiques dans différentes conditions ont été conduits avec les catalyseurs préparés pour estimer leur activité et sélectivité en méthane. Un test de stabilité sur 200 h a été conduit avec les catalyseurs les plus pertinents. Ensuite, un modèle cinétique tenant compte des phénomènes thermiques dans le lit catalytique a été proposé et les paramètres ont été estimés. Enfin, un procédé d'hydrogénation du CO₂ sous plasma micro-ondes a été développé et l'effet synergique entre plasma et catalyseur a été étudié. Cette thèse constitue une étude multidisciplinaire de la méthanation du CO₂, démarrant avec le catalyseur, passant par le procédé et la modélisation, et finissant par la conception d’un procédé sous plasma micro-ondesThe aim of this thesis is the development of a CO₂ methanation process, within the power to gas framework, in order to be able to store the excess of electrical energy produced from renewable sources. For this purpose, high-performance Ni and Co catalysts have been developed and characterized by several techniques. The effect of nickel content, calcination temperature and cobalt addition was examined. The characterizations carried out have shown that nickel content and calcination temperature affect the nature of metal species present on the catalyst surface, as well as the reducibility of these species. A contrasting effect on reducibility and dispersion was found after cobalt addition. A 200 hours deactivation test was conducted with the most relevant catalysts. Then, a kinetic model taking into account thermal phenomena in the catalytic bed was processed. Finally, a process for CO₂ hydrogenation under microwave plasma has been developed and the synergistic effect between plasma and catalyst has been studied. This thesis is a multidisciplinary study of CO₂ methanation, starting with the catalyst, going through the process and modelling, and ending with the design of a plasma process
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Kuete, Saa Duclair. "Synthèse de nanostructures d’oxyde de ruthénium par plasma micro-ondes en post-décharge à la pression atmosphérique." Thesis, Université de Lorraine, 2015. http://www.theses.fr/2015LORR0057/document.
Full textAbstract:
Diverses nanostructures de dioxyde de ruthénium ont été synthétisées par oxydation locale du ruthénium massif et de films minces de ruthénium au moyen de plasmas micro-ondes Ar-O2 en post-décharge à la pression atmosphérique. Ces revêtements ont été déposés préalablement par pulvérisation magnétron. Une étude approfondie a été réalisée pour déterminer l’évolution radiale de la température de surface qui évolue typiquement entre 530 K et 900 K. L’utilisation d’un plasma permet un abaissement de la température d’oxydation par rapport à des conditions thermiques dans la mesure où l’oxygène moléculaire est excité ou dissocié, ce qui fournit des espèces plus réactives comme l’oxygène singulet ou l’oxygène atomique. Suivant le substrat utilisé et les conditions opératoires, des structures en lamelles distantes de 20-50 nm, des micro-oursins localisés, des nanofils longs et denses et des microcristaux peuvent être formés. Les nanostructures obtenues ont été caractérisées par différentes techniques (microscopies électroniques, diffraction des rayons X ou spectrométrie de masse des ions secondaires). Les analyses MET ne révèlent pas d’orientation privilégiée des nanofils qui sont généralement monocristallins. Des mécanismes de croissance des nanostructures très différents ont été observés et identifiés. S’il apparaît qu’il est impossible sur substrat massif de ruthénium d’obtenir des nanostructures uniformément réparties, il en va autrement avec des substrats recouverts d’une couche mince de ruthénium qui permettent de former de véritables tapis de nanofils. La possibilité de localiser la croissance des nanofils par ajout de sels alcalins a été étudiéeVarious ruthenium dioxide nanostructures were locally grown by the oxidation with an atmospheric pressure Ar-O2 microwave micro-afterglow of bulk ruthenium samples or thin films previously deposited by magnetron sputtering on silicon and silica. A special attention was paid to the distribution of the surface temperature of the sample which evolves typically between 530 K and 900 K. The use of plasma discharges allows a lowering of the temperature compared with the thermal oxidation conditions, given that molecular oxygen is excited or dissociated, which provides more reactive species such as singlet oxygen or atomic oxygen. According to the substrate used and the operating conditions, different nanostructures can be formed: lamellae separated by 20–50 nm, localized nano-sea urchins, high density of long nanowires and microcrystals. Nanostructures obtained were characterized by various techniques (electron microscopy, X-ray diffraction or secondary ion mass spectrometry). The grown RuO2 nanowires were determined to be generally single-crystalline with random crystallographic orientations. Very different growth mechanisms were observed and identified. Although it seems impossible to obtain uniformly distributed nanostructures on bulk ruthenium substrates, it is possible from substrates coated by a thin layer of ruthenium, which allows the formation of nanowire carpet. The possibility to localize the growth of nanowires by adding alkali salts has been studied. However, if the use of NaCl or KCl crystals locally enhances the nanowire density, they do not ensure systematically the growth of nanowires
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Imam, Abdallah. "Élaboration de nanostructures d’oxydes métalliques par post-décharge micro-ondes pour la photolyse de l’eau." Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0312/document.
Full textAbstract:
Durant cette thèse, des couches minces de fer, de fer-cuivre et de cuivre-zinc déposées par pulvérisation magnétron ont été oxydées par des post-décharges plasma pour synthétiser des nanostructures d’oxydes métalliques. L’oxydation par post-décharge permet un abaissement de la température par rapport à l’oxydation thermique dans la mesure où l’oxygène moléculaire est excité ou dissocié, ce qui fournit des espèces plus réactives comme l’oxygène singulet ou l’oxygène atomique. Cette oxydation à température modérée favorise une croissance anisotrope des cristaux. L’oxydation de couches minces de Fe-Cu a conduit à la croissance de nanolamelles de Fe2O3 et de nanoparois, nanotours et nanofils de CuO. La distribution surfacique de ces nanostructures dépend de la température d’oxydation, de la concentration des espèces réactives et de la composition initiale de la couche mince. L’oxydation de couches minces de Cu-Zn a conduit à la croissance de nanofils ultra-minces de ZnO dans lesquels un confinement quantique peut se produire. Les nanostructures obtenues ont été caractérisées par différentes techniques (microscopies électroniques, diffraction des rayons X et spectrométrie de masse des ions secondaires). Les mécanismes de croissance de ces nanostructures sont basés sur le rôle des contraintes, de la température, de la concentration des espèces réactives ainsi que sur l’influence de la taille des grains sous-jacents. Les nanostructures d’oxydes métalliques obtenues serviront comme photocatalyseurs pour produire de l’hydrogène par photolyse de l’eau. Par ailleurs, les nanofils ultra-minces de ZnO serviront de photocatalyseurs pour la purification de l’eauIn this manuscript, metallic oxide nanostructures were synthesized by the oxidation of iron, iron-copper and copper-zinc thin films by means of a plasma afterglow. Thin films were deposited by magnetron sputtering. The use of plasma afterglows allows a lowering of the temperature compared with the thermal oxidation conditions, given that molecular oxygen is excited or dissociated, which provides more reactive species such as singlet oxygen or atomic oxygen. This oxidation at moderate temperature promotes anisotropic crystal growth. The oxidation of iron–copper thin films leads to the synthesis of Fe2O3 nanoblades and CuO nanowalls, nanotowers and nanowires. The surface distribution of these nanostructures depends on the oxidation temperature, the concentration of the reactive species and the initial composition of the thin layers. The oxidation of copper-zinc thin films leads to the synthesis of ultra-thin ZnO nanowires in which quantum confinement could occur. As-grown nanostructures were characterized by various techniques (electron microscopy, X-ray diffraction and secondary ion mass spectrometry). The growth mechanisms described for these nanostructures relies on the role of stress, temperature, reactive species concentration and on the effect of underlying grain size. As-synthesized nanostructures will serve as photocatalysts to produce hydrogen by water splitting. In addition, ultra-thin ZnO nanowires will also serve as photocatalysts for water purification
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Salman, Salman. "Reconfigurable microwave semiconductor plasma antenna." Thesis, University of Sheffield, 2017. http://etheses.whiterose.ac.uk/16290/.
Full textAbstract:
Reconfigurable antennas have been a subject of rapidly increased interest during the past decades. This has been prompted by the increased demand on new wireless communications technology in both civilian and military directions. Moreover, different types of reconfigurations have been identified and investigated to keep up with the demand for new technologies. In this research, the possibility of designing reconfigurable Dielectric Resonator Antennas (DRAs) have been explored with different types of reconfigurability directions, especially with the increased interest in the area of DRAs during the past three decades. These results have been satisfactory in general. The main aim of this research is to experiment with different reconfigurability designs, each purpose is to achieve one type of reconfigurability or more. This includes, polarisation reconfigurability in Chapter Three, frequency agility in Chapters Four and Five, beam steering and gain agility in Chapter Five. Furthermore, this research main aim has been to investigate new ways to exploit the advantages of the semiconductor plasma in reconfigurable antennas. However, research’s limited resources led to reduce the efforts in this area to only one experiment, which is presented in Chapter Six, based on a similar design presented in Chapter Four. Although the results have been conflicted for the last experiment, the results shown that the used reconfigurability medium (AlGaN/GaN HFETs) can be benefitted better from it in other application. Two models have been introduced for polarisation reconfigurability, a hemispherical DRA couple with reconfigurable annular slot excitation, and a notched rectangular DRA with reconfigurable parasitic strip(s). Both designs shown the possibility of achieving LP/CP radiations. In addition, rectangular DRAs that are excited with single, as well as multiple, slot have been studied. Prototypes have been built and measured with reasonable agreement between practical and simulated results. Furthermore, the work has been extended to study a reconfigurable DRA linear array where several designs have been investigated including single and dual-slot for two and four-element linear arrays. The single-slot model reconfiguration resulted in the expected beam steering alongside the array direction. On the other hand, both frequency tuning and beam steering have been achieved with the dual-slots models. Finally, the semiconductor plasma reconfigurable antennas have been considered with the investigation of AlGaN/GaN HFETs as a replacement for the well investigated and presented silicon SPIN diodes. The prototype has been measure and discrepancies between measurements and simulations have been discussed.
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Moh, Sarfaraz. "Microwave assisted sputtered coatings." Thesis, University of the West of Scotland, 2012. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.556071.
Full text
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Plujat, Beatrice. "Etude des interactions plasma/surface pour la compréhension de la croissance de couches minces SiCN : H et leur interface film/substrat : répercussions sur leurs propriétés." Thesis, Perpignan, 2017. http://www.theses.fr/2017PERP0019/document.
Full textAbstract:
Les matériaux SiNOC:H en couches minces, de par leur flexibilité stœchiométrique, présentent une vaste gamme de propriétés et sont aujourd'hui utilisés industriellement dans de nombreuses applications : microélectronique, photovoltaïque, mécanique, etc. Nous avons ici choisi de nous intéresser plus particulièrement au carbonitrure de silicium hydrogéné SiCN:H déposé par PECVD micro-onde à partir du précurseur organosilicié liquide Tétraméthylsilane (TMS). Le but est de proposer une alternative à l'utilisation du gaz silane utilisé pour déposer ce matériau dans les procédés PECVD BF industriels tout en accroissant les vitesses de dépôt. Décomposition du TMS en phase plasma dans un mélange gazeux Ar/NH 3 /TMS et propriétés des couches minces déposées sont étudiées puis corrélées. Une attention particulière est portée aux premières étapes de croissance et à l'étude de l'interface film/substratSiNOC:H Thin-films, due to their stoichiometric flexibility, present a wide range of properties and are now used industrially in numerous applications: microelectronics, photovoltaics, mechanics, etc. We have here chosen to focus more particularly onhydrogenated silicon carbonitride SiNC:H deposited by microwave PECVD from the liquid organosilicon precursor Tetramethylsilane (TMS). The aim is to propose analternative to the use of silane pyrophoric gas currently used to deposit such materials in industrial PECVD Low Frequency/low deposition rates plasma processes. Decomposition of Ar/TMS/NH3 in the plasma phase, and resulting properties of deposited thin films are studied and correlated. Particular attention is paid to the early stages of films growth and to the study of film/substrate interface
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Clem, William Charles. "Mesenchymal stem cell interaction with nanonstructured biomaterials for orthopaedic applications." Birmingham, Ala. : University of Alabama at Birmingham, 2008. https://www.mhsl.uab.edu/dt/2009r/clem.pdf.
Full textAbstract:
Thesis (Ph. D.)--University of Alabama at Birmingham, 2008.Additional advisors: Yogesh K. Vohra, Xu Feng, Jack E. Lemons, Timothy M. Wick. Description based on contents viewed July 8, 2009; title from PDF t.p. Includes bibliographical references.