Dissertations / Theses: 'Plasma atmosphérique froid'

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Cosimi, Julien. "Caractérisations d'un jet de plasma froid d'hélium à pression atmosphérique." Thesis, Toulouse 3, 2020. http://www.theses.fr/2020TOU30136.

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Abstract:

Les jets de plasma froid à la pression atmosphérique connaissent un réel engouement dans de nombreux domaines du biomédical depuis la dernière décennie. Dans les différentes applications de ces jets, le plasma généré est amené à interagir avec de nombreux types de surfaces. Les jets de plasma ont une influence sur les surfaces traitées, mais il est maintenant connu que les surfaces traitées influencent également le plasma en fonction de leurs caractéristiques. Le travail mené dans cette thèse a donc pour but de caractériser un jet de plasma froid d'hélium à la pression atmosphérique en contact avec trois types de surfaces (diélectrique, métallique et eau ultrapure) au moyen de différents diagnostics électriques et optiques afin de comprendre l'influence de la nature des surfaces sur les propriétés physiques du plasma et les espèces chimiques générées. La première partie de cette thèse s'intéresse à l'étude de l'influence des surfaces sur le jet de plasma. Différents paramètres sont étudiés, tels que la nature de la surface exposée, le débit de gaz, la distance entre la sortie du dispositif et la surface exposée ou encore la composition du gaz plasmagène. Pour ce faire, nous avons utilisé dans un premier temps l'imagerie Schlieren afin de suivre le flux d'hélium en sortie du dispositif en présence ou non de la décharge. La spectroscopie d'émission a été utilisée pour déterminer les espèces émissives générées par le plasma. L'imagerie rapide nous a permis de suivre la génération et la propagation de la décharge et la distribution de certaines espèces excitées dans le jet avec l'aide de filtres interférentiels passe-bandes. Une cible diélectrique entraîne un étalement de l'onde d'ionisation sur sa surface et une cible conductrice entraîne la formation d'un canal de conduction. L'évolution de la densité d'espèces excitées (OH*, N2*, He* et O*) augmente avec la permittivité relative de la surface traitée. Le rôle joué par les espèces actives générées par les jets de plasma est fondamental dans la cinétique et la chimie des mécanismes liés aux procédés plasma. La seconde étape de la thèse porte donc sur l'évaluation spatiale et temporelle des densités du radical hydroxyle OH, une espèce jouant un rôle majeur dans de nombreux mécanismes. La cartographie spatiale et l'évolution temporelle des densités absolues et relatives de OH ont été obtenues au moyen de diagnostics lasers LIF et PLIF. La densité de OH générée augmente avec la permittivité relative de la surface traitée. On constate que les radicaux OH restent présents dans le canal d'hélium entre deux décharges consécutives (plusieurs dizaines de microsecondes). Enfin, nous nous sommes intéressés à la production d'espèces réactives à longue durée de vie dans l'eau ultrapure traitée par plasma. L'influence de différents paramètres sur la concentration d'espèces dans l'eau traitée a été étudiée dans le but d'optimiser la production de ces espèces. Dans nos conditions expérimentales, la mise à la masse de l'eau ultrapure lors du traitement permet l'augmentation de la concentration de H2O2. Par ailleurs, la mise à la masse induit une diminution la concentration de NO2-
Cold atmospheric pressure plasma jets are a subject of great interest in many biomedical fields for the past decade. In the various applications of these jets, the plasma generated can interact with many types of surfaces. Plasma jets influence the treated surfaces, but it is now well known that the treated surface also influences the plasma according to their characteristics. The work carried out in this thesis therefore aims to characterize a cold helium atmospheric pressure plasma jet in contact with three surfaces (dielectric, metallic and ultrapure water) by means of different electrical and optical diagnostics in order to understand the influence of the nature of the surfaces on the physical properties of the plasma and the chemical species generated. The first part of this thesis is focused on the study of the influence of surfaces on the plasma jet. Different parameters are studied, such as the nature of treated surfaces, the gas flow, the distance between the outlet of the device and the surface or the composition of the injected gas. For this purpose, helium flow at the outlet of the device is followed by Schlieren imagery with and without the discharge. Emission spectroscopy is used to determine the emissive species generated by the plasma. ICCD imagery is employed to follow the generation and the propagation of the discharge and the distribution of several excited species in the jet by using band-pass interference filters. A dielectric target causes the ionization wave to spread over its surface and a conductive target leads to the formation of a conduction channel. The evolution of excited species densities (OH*, N2*, He* and O*) increases with the relative permittivity of the treated surface. As well known, active species generated by plasma jets play a fundamental role in the kinetics and the chemistry of the mechanisms linked to plasma processes. The second part of the present work therefore relates to the spatial and temporal evaluation of the densities of the hydroxyl radical OH which plays a major role in many cellular mechanisms. The spatial mapping and the temporal evolution of the absolute and relative densities of OH are obtained by LIF and PLIF laser diagnostics. The density of OH generated increases with the electrical conductivity of the treated surface. It can be noted that the OH molecules remain present in the helium channel between two consecutive discharges (several tens of microseconds). Finally, we focus on the production of chemical species in ultrapure water treated with plasma. The influence of different parameters on the concentration of species in the treated water has been studied to optimize the production of chemical species. In experimental conditions, grounding the ultrapure water during treatment increases the concentration of H2O2. Furthermore, the grounding induces a decrease in the NO2- concentration

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Hamze, Hassan. "Dépôt d’oxydes métalliques sur verre par plasma froid à pression atmosphérique." Thesis, Lille 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LIL10027.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse est de développer et étudier des dépôts d’oxydes métalliques minces à base de Silicium et d’Etain par un plasma froid à pression atmosphérique, afin de conférer des propriétés spécifiques à des substrats en verre et afin de trouver des alternatives écologiques à certains procédés actuellement utilisés par les verriers. Cette recherche se divise en trois parties: la première partie consiste à déposer à partir d’Hexaméthyldisilane et d’Hexaméthyldisiloxane des couches minces de SiO2/SiOxCy sur du verre sodocalcique afin d’améliorer sa résistance à la rupture. La seconde partie consiste à déposer une couche mince de SnO2 sur du verre fluorosilicate à partir de Tetrabutylétain et d’Oxyde de Tributylétain pour trouver une alternative écologique au dépôt à chaud actuellement utilisé. Enfin, ces dépôts à base de silicium et d’étain seront utilisés dans la troisième partie afin de lutter contre le phénomène de sudation de surface des verres fluorosilicates. En parallèle, les propriétés physicochimiques de ces couches minces seront caractérisées avec des technologies avancées afin de les optimiser
The objective of this thesis is to develop and characterize the deposition of thin metal oxides based on silicon and tin by an atmospheric pressure cold plasma to improve properties of glass materials and find an ecological alternative to existing processes. This research is divided into three main parts: the first part consists in depositing from Hexamethyldisilan and Hexamethyldisiloxan thin films of SiO2/SiOxCy on soda-lime glass to improve its mechanical strength. The second part consists in depositing a thin layer of SnO2 on fluorosilicate glass from Tetrabutyltin and Tributyltin Oxide to develop an environmental friendly alternative to the current chemical vapor deposition process used in glass industry. Finally, the silicium and tin based deposits obtained are used in the third part to stop corrosion surface of fluorosilicate glasses. In parallel, the physicochemical properties of these thin films will be characterized with advanced technologies in order to optimize the deposits

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Larbre, Juliette. "Décontamination de surface par un procédé plasma froid à pression atmosphérique." Paris 11, 2006. http://www.theses.fr/2006PA112134.

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Abstract:

Dans le cadre d'une thèse en partenariat avec un industriel, il s'agit de trouver une solution pour décontaminer biologiquement des surfaces. Le procédé utilisé est un plasma généré par décharge à barrière diélectrique dans l'air et à pression atmosphérique. La décontamination est réalisée par la post-décharge spatiale entraînée par un flux à 10 L/min. Deux types d'échantillons biologiques ont été utilisés (C. Glutamicum et B. Subtilis) en faisant varier les conditions environnementales comme le débit de gaz, l'humidité de l'air, l'humidité de la surface ou encore la température de la surface sur laquelle sont déposés les échantillons microbiologiques. Certaines de ces conditions de fonctionnement ont montré une efficacité très importante en termes de décroissance microbienne (jusqu'à 4 log en 5 min). A partir de ces résultats, nous avons essayé de comprendre les mécanismes qui interviennent dans la destruction des microorganismes. La thèse s'articule autour, d'une part, des réacteurs plasmas utilisés (architecture, caractéristiques électriques), d'autre part de la chimie en phase gazeuse générée par le passage de l'air plus ou moins humide dans la décharge et enfin des résultats biologiques obtenus
The aim of the study is to find a solution for surface decontamination. The project, build with a firm, was based on cold plasma physic using dielectric barrier discharge at atmospheric pressure. Microorganisms to kill are placed in the post-discharge with gas flow above 10 L/min. Two kinds of bacteria were tested (Corynebacterium glutamicum and spores of Bacillus subtilis) and some treatment conditions were changed: gas flow, relative humidity, surface humidity and temperature. Best performances show a high efficacy (4 log decrease in 5 minutes). From these good results we try to understand mechanisms which kill bacteria. The document discuss on three topics: plasma reactors (structure and electrical properties), gas phase chemistry and biological results

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Savin, de Larclause Isabelle. "Dépôt organosilicie par plasma froid basse pression et pression atmosphérique sur substrats microstructurés." Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/870/.

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Abstract:

Ces travaux de thèse sont partie intégrante d'un projet centré sur l'optique ophtalmique, né de la volonté de la société Essilor de préparer un saut technologique, tant dans l'appréhension de la fonction optique des verres ophtalmiques que dans leur mode de production. L'idée novatrice du projet repose sur l'introduction de fonctions actives dans le verre, grâce à la discrétisation de ce dernier. Pour se faire, Essilor s'est tournée vers les technologies de la microélectronique et notamment les technologies plasma. La thématique abordée ici est le dépôt d'un film mince par plasma sur un substrat microstructuré. Afin de posséder une qualité, en terme de propriété finale, homogène sur l'ensemble de la microstructure, ce film doit être conforme, c'est-à-dire d'épaisseur, de composition et de structure égale sur l'ensemble du substrat. La problématique de cette thèse est donc la compréhension des mécanismes régissant cette propriété, la conformité, au travers de la comparaison de deux procédés, un réacteur plasma micro-onde ECR basse pression et une décharge de Townsend à la pression atmosphérique. L'incidence des paramètres opératoires (puissance, polarisation du substrat, température, mélange gazeux) sur la conformité a été étudiée. Ceci a permis de vérifier l'importance de l'effet d'ombrage à basse pression et de mettre en évidence le rôle majeur des ions. A pression atmosphérique, bien que le libre parcours moyen soit petit par rapport à la taille des microstructures, le dépôt se concentre essentiellement sur les régions supérieures de la microstructure. Afin de comprendre ce phénomène, des simulations de transports de matière et de champ électrique ont été mises en place. Il est apparu que la diffusion était susceptible d'expliquer ceci et que ces effets étaient accentués par la répartition du champ électrique à la surface de la microstructure. La prépondérance de l'un de ces phénomènes (la diffusion ou les effets de champ) semble varier selon les conditions, et en particulier selon le mélange gazeux
This PhD works is part of an industrial project on ophthalmic optic, developed by the company Essilor. The aim is to prepare a technological step in the apprehension of the optical function of the glass and in their production. The innovative idea is based on the introduction of some actives functions in the glass, thanks to its discretisation. To do so, Essilor turns toward the microlectronic technologies, and especially the plasma technologies. The thematic treated here is the deposition of a thin film by plasma on a microstructurated substrate. In order to obtain a quality of the film homogeneous on the whole microstructure, the coating must be conformal, i. E. It must have a thickness, composition and structure constant on all the microstructure parts. Thus, the issue of this PhD is the understanding of the mechanisms which control this property, through the use of two different processes, a microwave ECR low pressure plasma and an Atmospheric Pressure Townsend discharge. The effect of process parameters (power, substrate polarisation, temperature, gas mixture) on the conformity was studied. This allowed checking the significance of the shadow effect at low pressure and to bring out the main role of the ions. At atmospheric pressure, although mean free pass is lower compared to the microstructure size, the coating is mainly concentrated on the superior regions of the microstructure. In order to understand this phenomena, reactive mass transfer simulation and electrical field simulation was done. The diffusion seems to be responsible, and these effects are accentuated by the repartition of the electrical field at the surface. The predominance of one of these phenomena (diffusion or field effect) changes in function of the process conditions

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Panousis, Emmanouïl. "Réalisation et optimisation d'un réacteur plasma froid fonctionnant à pression atmosphérique : application aux traitements de surfaces." Pau, 2006. http://www.theses.fr/2006PAUU3027.

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Abstract:

Le travail porte sur l'étude d'un plasma d'azote issu d'une décharge à barrière diélectrique à la pression atmosphérique dans un double but : une meilleure compréhension des mécanismes physico-chimiques gouvernant une telle décharge et son application au traitement de surface de métaux. Ici, le traitement s'effectue dans des conditions de post-décharge spatiale. Ainsi les produits de la décharge (principalement les espèces actives) sont acheminés en dehors de l'espace inter-électrodes. Cette configuration permet de traiter des pièces de grandes dimensions ou présentant des parties concaves, et d'envisager un procédé industriel en défilé. Les matériaux étudiés sont les alliages métalliques Al-2024 et TiA6V4, Le but du traitement est de rendre compatible les surfaces avec des applications de collage et de peinture. Ce travail est dirigé suivant 3 axes principaux : - Etude théorique de la décharge à barrière diélectrique par la modélisation et la simulation numérique : les résultats ici obtenus décrivent de façon qualitative le comportement électrodynamique de la décharge, permettant également d'estimer son efficacité à produire des espèces actives. - Etude expérimentale de la DBD et de la post-décharge. Les mesures électriques ont été employées pour l'étude comparative des deux réacteurs DBD utilisés. Puis, le diagnostic optique a permis d'identifier une part importante des espèces produites pendant la DBD et de "suivre" leur trajet dans la post-décharge en flux, dans deux modes distincts de fonctionnement (sortie libre ou guidage par un tube de quartz). Les mécanismes réactionnels dominants ont été identifiés et étudiés. - Application de la DBD au traitement des surfaces métalliques en conditions de post-décharge spatiale. Il a été constaté, par des moyens macroscopiques mais aussi microscopiques de caractérisation de la surface, que le traitement effectue un nettoyage de la contamination organique de la surface mais aussi une désoxydation partielle
A dielectric barrier discharge (DBD) in Nitrogen at atmospheric pressure was the object of this work. The aim was primarily to gain insight to the physico-chemical mechanisms governing such a discharge and to also apply this configuration to the surface treatment of metals. Here, the surface treatment takes place in spatial afterglow conditions. The discharge products (active species in particular) are blown out of the inter-electrode space due to the special plasma reactors' geometry and the high gas flow. This enables the treatment of large areas and hollow objects and could easily be used in an industrial production line. The surfaces of Al-2024 and TiA6V4 metal alloys were treated during this work in an effort to render them compatible to applications involving adhesion. This work is thus composed of 3 main parts: - Numerical modeling of the DBD: results here obtained permit to qualitatively describe the discharge's electrodynamical behavior and estimate its yield in the production of active species. - Experimental study of the DBD and the afterglow: electrical diagnostic techniques were used in order to compare the two reactors studied. Optical diagnostics were then applied that helped identify the active species produced by the DBD and “follow” them in the flowing afterglow in two different configurations: the unguided and the quartz tube guided afterglow. The dominant physico-chemical mechanisms for the active species were thus identified for these conditions. - Application of the DBD in the treatment of metallic surfaces in afterglow conditions: By macroscopic and microscopic means of surface characterization it was observed that the DBD flowing afterglow were studied induces a cleaning of organic contaminants of the surface as well a possible partial de-oxidation

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Bres, Lucie. "Interaction entre un plasma froid à la pression atmosphérique et des surfaces thermoplastiques industrielles : application à l'activation de surface." Thesis, Toulouse 3, 2017. http://www.theses.fr/2017TOU30273/document.

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Abstract:

Le développement dans l'industrie aéronautique des composites à matrices organiques renforcés par des fibres de carbone se justifie entre autres par leur très bonne capacité à transférer les efforts mécaniques élevés en rapport de leur faible masse. Les matrices Poly-EtherEtherCétone (PEEK) sont des candidates idéales pour les applications structurales en raison de leurs bonnes propriétés chimiques, mécaniques, ainsi que d'une stabilité thermique supérieure à d'autres polymères. Cependant celles-ci présentent des inconvénients majeurs pour la phase de mise en peinture, à savoir une faible réactivité de surface et une inertie chimique importante qui impliquent le développement d'un procédé d'activation de surface avant toute étape de revêtement. Ce travail se concentre sur une technologie de plasma froid à la pression atmosphérique développée par la société AcXys Technologie(r) : le module ULS en post-décharge. Cette technologie, choisie sur la base de considérations industrielles et environnementales, vise à garantir une activation de surface efficace, sans détérioration des propriétés intrinsèques de la matrice polymère. L'objectif de ce travail est alors d'améliorer la compréhension des mécanismes d'activation par plasma menant à une meilleure adhésion à l'interface composite PEEK/revêtement industriel. Des caractérisations électriques et optiques de la décharge et de la post-décharge nous permettront de mieux comprendre le fonctionnement intrinsèque de l'équipement. Tandis que la caractérisation des modifications de surface (de nature chimiques, physiques et/ou physico-chimiques), notamment au travers de la mouillabilité et de l'acido-basicité, permet d'appréhender l'influence des paramètres opératoires et du gaz plasmagène utilisé. Dans la perspective de mieux spécifier les conditions optimales d'utilisation industrielles, nous évaluons dans cette étude la pertinence de l'utilisation de la notion de dose plasma pour ce procédé, notion représentative de l'ensemble des paramètres opératoires. Cette notion, communément rencontrée dans d'autres procédés, est revue et développée pour correspondre à notre cas d'étude. Son utilisation permet une juste comparaison entre des configurations d'activation différentes puisqu'elle rend compte à la fois de la puissance dissipée sur le substrat et du temps d'interaction plasma/surface. Afin de valider la dose plasma exprimée pour notre équipement, nous introduisons des mesures d'adhérence effectuées entre le composite activé et le revêtement. Les résultats laissent entrevoir des perspectives d'améliorations dans les procédés industriels d'activation de surface
Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) using thermoplastic polymer matrices as Poly-EtherEtherKetone (PEEK) for example, are increasingly being used in structural engineering due to their light weight coupled with good mechanical properties. In aeronautic industry, the adhesive bonding of these composites is often required. However, their low surface energy motivates the development of robust and reliable surface activation treatments aiming at increasing the surface reactivity before painting. For this reason, we have used an atmospheric pressure plasma torch developed by AcXys Technologies(r). It is a remote plasma, well known to be an effective process to improve surface reactivity without deterioration of the bulk matrix properties. This easily implementable technology attracts many industries looking for a cost-effective and eco-friendly surface activation process. The aim of this work is to contribute to the understanding of plasma activation mechanisms leading to a greater and a more durable adhesion between PEEK matrix and an industrial painting. This study provides some insight into the effects of process parameters (device power, distance between nozzle and substrate, etc) on adhesion improvement. Mechanisms which are attributed to it are investigated by means of three point bending and crosscut adhesion standard tests. Results are discussed with respect to surface properties characterized by wettability measurements including acid-base approach, X-ray Photoelectrons Spectroscopy and Atomic Force Microscopy. In order to facilitate industrialization of atmospheric pressure remote plasma as surface activation technique, this study proposes a new approach aiming at allowing a better and more equitable comparison between atmospheric pressure plasma processes. This comparison is made through the "plasma dose" expression, similar to the one commonly used in Corona process. It is applicable for one plasma gas and accounts for both received energy and interaction time of the post-discharge with the surface. Mechanisms assigned to improvement of adhesion will be more appreciated and their characterization will contribute to a greater definition of industrial surface preparation range by remote plasma

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Le, Delliou Pierre. "Étude des décharges électriques impulsionnelles à pression atmosphérique dans les milieux poreux et/ou alvéolaires." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01062681.

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Abstract:

Ce travail porte sur l'étude de la propagation de décharges couronnes impulsionnelles à pression atmosphérique dans les milieux poreux et/ou alvéolaires. Face à la complexité des phénomènes mis en jeu, liés aux interactions entre la décharge et les surfaces du matériau qui la confine, nous proposons l'étude de décharges confinées par des structures élémentaires. L'étude du confinement radial des décharges, assuré par un large panel de capillaires, a été réalisée. Des diagnostics électriques et optiques de pointe permettent d'étudier la propagation de la décharge au sein des différents capillaires. La corrélation entre ces diagnostics a même permis des mesures de vitesse de propagation au sein de capillaires opaques. Les résultats montrent que la propagation de la décharge dépend grandement de la géométrie des capillaires et des paramètres électriques de génération de la décharge. Dans le cas de sections carrées ou rectangulaires, les arêtes induisent un renforcement local du champ qui attire la décharge. Dans le cas de capillaires cylindriques, le diamètre interne est le paramètre crucial qui détermine aussi bien la structure de la décharge que sa vitesse de propagation. Quelle que soit la nature du capillaire, la propagation présente alors une vitesse optimale à tout autre paramètre constant pour une valeur donnée du diamètre interne. Dans le cas du verre, la vitesse est maximale pour un diamètre interne de 200 µm. L'épaisseur et la permittivité diélectrique du capillaire possèdent également une influence sur la propagation de la décharge radialement confinée. Ainsi, diminuer l'épaisseur ou la permittivité diélectrique engendre une accélération de la décharge. Si l'épaisseur est très faible, la décharge peut même se déconfiner pour se propager à l'extérieur du capillaire. Une étude spectroscopique complémentaire montre que la réduction du diamètre de confinement implique une augmentation de la température du plasma, ce qui pourrait contribuer à l'obtention de ce profil de vitesse en fonction du diamètre de confinement. L'étude du confinement axial des décharges a ensuite été réalisée en insérant des membranes de différentes natures et caractéristiques, perpendiculairement à l'axe pointe plan. Les résultats montrent que la décharge présente une propagation en trois étapes : pointe/membrane, radialement au voisinage de la membrane, puis membrane/plan. Dans cette étude, nous avons mis en évidence l'importance du critère poreux ou non de la membrane. Dans le cas poreux, la propagation de la décharge dans l'ensemble du gap est continue, même pour des pores de l'ordre de la dizaine de µm. Dans le cas non poreux, la propagation est discontinue, et il est nécessaire pour assurer la propagation dans l'ensemble du gap qu'un ré-allumage ait lieu de l'autre côté de la membrane. Après l'instant de l'impact sur la membrane, la décharge marque un arrêt qui correspond à la réorganisation des charges et à la restructuration du champ électrique dans le gap. Elle se propage ensuite radialement au voisinage de la membrane en plusieurs fronts d'ionisation. Si les conditions de claquage sont réunies dans le volume membrane/plan, alors un ré-allumage apparaît à partir de la membrane pour atteindre le plan. L'étude de ces ré-allumages semble montrer l'importance de la position de la membrane au sein de l'espace inter-électrodes et de la dynamique des charges aux surfaces de la membrane. Plus on diminue la distance membrane/plan, plus il est facile d'en observer. Nous montrons également que la diminution de la permittivité diélectrique de la membrane ou l'augmentation de son épaisseur, semble augmenter la probabilité de ces ré-allumages. Dans le cas poreux, nous avons également mis en évidence l'influence de la taille des pores de la membrane sur l'ensemble des étapes de propagation. Lorsque la porosité est inférieure à 100 µm la propagation de la décharge est ralentie du fait de la difficulté de la décharge à traverser directement le matériau.

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Limam, Soukayna. "La bio décontamination de surface par plasma froid : Contribution par l’étude de procédés de traitement de surface à pression atmosphérique." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLC106.

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Abstract:

Dans le cadre de cette thèse, des travaux sur la bio décontamination de surface ont été entrepris, en s’intéressant tout particulièrement aux problématiques d’infections nosocomiales en milieu hospitalier. Dans cet objectif, deux sources de plasma froid ont été caractérisées et leurs effets biocides sur des micro-organismes tels qu’Escherichia coli et Bacillus stearothermophilus (micro-organismes de référence dans les procédures de stérilisation) ont été étudiés
Non thermal plasma technologies have recently been receiving attention as an alternative technology for surface decontamination of thermally sensitive medical materials. This work focuses on two atmospheric pressure discharges. Bacteria exposure (contaminated samples with Escherichia coli and Bacillus stearothermophilus ) and spectroscopic measurements were made simultaneously

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Bafoil, Maxime. "Stimulation de la germination des graines et de la croissance des plantes par plasmas froids à la pression atmosphérique." Thesis, Toulouse 3, 2020. http://www.theses.fr/2020TOU30208.

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Abstract:

Ces travaux s'inscrivent à la convergence des domaines de la physique des plasmas et de la biologie végétale. L'objectif de cette thèse est de contribuer à apporter des réponses quant aux mécanismes impliqués dans les effets des plasmas froids à pression atmosphérique sur la germination et le développement des plantes. La plante modèle en biologie végétale Arabidopsis thaliana est utilisée ; en considérant le génotype de référence Col-0 et plusieurs de ses mutants (gl2 et gpat5) afin de mieux mettre en évidence l'effet du plasma notamment sur les stress osmotiques et salins. Pour le traitement direct des graines afin de favoriser la germination, les plasmas d'air sont utilisés. Le traitement indirect, servant à la stimulation de la croissance, utilise l'eau activée par plasma (PAW) grâce aux jets de plasma d'hélium. Les résultats montrent un effet positif du traitement au plasma d'air généré par un dispositif de décharge à barrière diélectrique sur électrode flottante (FE-DBD) et également un dispositif corona dans l'air ambiant. Ces traitements directs permettent une augmentation du taux de germination mais surtout une augmentation de la vitesse de germination. Une analyse de la perméabilité des graines a mis en évidence un changement à la surface des graines dû à un effet physique du plasma sur la surface. L'analyse des résidus de surface montre un changement en composition lipidique. Cela étant fortement corrélé avec la germination, ces résultats permettent la mise en évidence de piste de compréhension des effets des plasmas sur la germination des graines. Dans une seconde partie, le traitement indirect des plantes par le PAW a pour effet une augmentation de la vitesse de croissance. Le plasma créant un nombre certains d'espèces réactive de l'oxygène et de l'azote (notamment des nitrates et des nitrites) agit comme un engrais stimulant la croissance des plantes
This work is part of the convergence of the fields of plasma physics and plant biology. The objective of this thesis is to contribute answers to the mechanisms involved in the effects of cold plasmas at atmospheric pressure on the germination and development of plants. The plant model in plant biology Arabidopsis thaliana is used; by considering the reference genotype Col-0 and several of its mutants (gl2 and gpat5) in order to better highlight the effect of plasma, in particular on osmotic and saline stresses. For the direct treatment of seeds to promote germination, air plasmas are used. Indirect treatment for growth stimulation uses plasma-activated water (PAW) thanks to helium plasma jets. The results show a positive effect of the plasma treatment of air generated by a dielectric barrier discharge device on a floating electrode (FE-DBD) and also a corona device in ambient air. These direct treatments allow an increase in the germination rate but above all an increase in the speed of germination. Analysis of the seed permeability revealed a change in the seed surface due to a physical effect of the plasma on the surface. Analysis of the surface residues shows a change in lipid composition. This being strongly correlated with germination; these results allow the identification of an understanding track of the effects of plasmas on the germination of seeds. In a second part, the indirect treatment of plants with PAW has the effect of increasing the growth rate. The plasma creating a certain number of reactive species of oxygen and nitrogen (in particular nitrates and nitrites) acts as a fertilizer stimulating the growth of plants

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Jidenko, Nicolas. "Caractérisation électrique et couplages électro-thermiques des décharges à barrières diélectriques dans l'air à pression atmosphérique : faisabilité de l'électrofiltration d'aérosol." Paris 11, 2004. http://www.theses.fr/2004PA112328.

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Debrabandere, Delphine. "Dépôt de couches minces par plasma froid à pression atmosphérique: application aux dépôts de SiOxCyNzHw et de TiOx." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2011. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/209791.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse est d’étudier l’utilisation des plasmas froids à pression atmosphérique pour déposer des couches minces apportant une valeur ajoutée (protection contre la corrosion, effet autonettoyant ou antibactérien,…) aux produits. Cette recherche se divise en trois parties :caractérisation de l’un des équipements plasma utilisés, dépôts de SiOxCyNzHw et dépôts de TiOx. Ces deux types de couches peuvent apporter un effet barrière contre la corrosion.

Dans la première partie de ce travail, l’influence de l’ajout d’un gaz réactif (hydrogène ou ammoniac) dans un plasma d’azote généré avec une torche commerciale de type décharge à barrière diélectrique (DBD) est étudiée par spectroscopie d’émission optique et par des mesures simultanées de courant et tension. En particulier, des émissions de CN sont visibles dans les spectres optiques d’un plasma d’azote seul, mais ne le sont plus si un gaz réactif est ajouté. Par contre, avec de l’hydrogène ou de l’ammoniac dans le plasma, la présence de NH est détectée. Quelle que soit la nature du gaz, la décharge est filamentaire. L’ajout d’un gaz réactif permet de réduire la tension à appliquer pour maintenir la décharge.

Dans la deuxième partie, cette torche est utilisée pour déposer des couches à partir de précurseurs organosiliciés (hexaméthyldisiloxane et hexaméthyldisilazane) par plasma d’azote seul, avec hydrogène ou avec ammoniac dans une cuve industrielle mise sous azote. Diverses géométries d’injection du précurseur sont testées. L’une d’elles est choisie pour étudier les propriétés des dépôts sur de larges surfaces (de silicium pour diverses analyses et d’acier pour évaluer la résistance à la corrosion). Les dépôts par plasma d’azote seul sont de type polysiloxane. Ceux obtenus par plasma d’azote avec hydrogène contiennent moins d’azote et de carbone. Ceux réalisés par plasma d’azote avec ammoniac sont poudreux.

Dans la dernière partie, des couches d’oxyde de titane sont déposées à partir d’isopropoxyde de titane avec une torche commerciale radiofréquencée dans l’air ambiant, une décharge à barrière diélectrique à électrodes planes parallèles sous hélium à basse pression développée à l’ULB et la torche utilisée pour les dépôts à base de silicium dans une cuve de laboratoire sous azote. Les couches déposées avec la torche de type DBD sous azote contiennent de l’azote et du carbone contrairement à celles obtenues avec les deux autres installations. Ces essais ont mis en évidence la forte réactivité du précurseur avec l’humidité ambiante.

Les couches à base de silicium déposées apportent un effet barrière contre la corrosion. La résistance à la corrosion des dépôts d’oxyde de titane n’a pas encore été testée. Toutefois, dans les conditions actuelles, avec les géométries des équipements plasma utilisés, les vitesses de dépôt sont insuffisantes pour des applications en sidérurgie. D’autres géométries devraient être testées pour accroître les vitesses de dépôt.

Doctorat en Sciences de l'ingénieur
info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Mericam, bourdet Nicolas. "Recherche d'optimisation énergétique d'un réacteur plasma froid de traitement d'effluents gazeux chargés en composés organiques volatils à pression atmosphérique." Phd thesis, Supélec, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00765461.

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Abstract:

Ce travail s'inscrit dans le processus de développement d'un dispositif de traitement de composés organiques volatils (COV) par plasma non-thermique. L'application industrielle des dispositifs de dépollution par plasma froid se heurte à deux limitations majeures que sont une consommation énergétique importante et la formation de sous-produits. Deux axes d'amélioration de l'efficacité énergétique du procédé à décharges sur barrière diélectrique sont explorés dans ce travail de thèse : le mode de dépôt d'énergie dans la décharge et le couplage du réacteur plasma avec un dispositif catalytique. Concernant le premier axe, l'étude a montré que dans le cas des réacteurs DBD étudiés, le paramètre gouvernant la réactivité chimique du plasma à pression atmosphérique était la densité d'énergie, qu'il s'agisse de production d'ozone ou d'élimination d'un COV de la phase gazeuse. L'étude chimique des sous-produits de dégradation par décharge a été conduite pour trois molécules cibles : l'éthanol, l'acétone et la méthyléthylcétone. Dans le cas de l'éthanol, un schéma cinétique 0D est proposé, montrant l'importance de la dissociation dans les mécanismes de dégradation du COV. Pour le second axe exploré, le réacteur plasma a été couplé à un catalyseur. Deux formulations de catalyseurs ont été utilisées, avec et sans métaux précieux. Dans les deux cas, l'activation du catalyseur à basse température par couplage avec le réacteur plasma est démontrée. La dernière partie de l'étude présente les résultats obtenus sur un réacteur plasma à échelle pilote visant à estimer l'impact de l'augmentation des capacités de traitement d'un réacteur DBD sur l'efficacité énergétique du procédé.

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Mathon, Rémi. "Décharge à Barrières Diélectriques à pression atmosphérique pour la charge bipolaire d’aérosol." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLS261/document.

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Abstract:

La mesure de distribution de taille d’un aérosol (particules solides ou liquides en suspension dans un gaz) par analyse de mobilité électrique nécessite de neutraliser l’aérosol. La neutralisation consiste à conférer une distribution de charge centrée sur zéro obtenue par la diffusion sur l’aérosol d’ions bipolaires. Nous avons démontré la faisabilité d’un chargeur bipolaire post-Décharge à Barrières Diélectriques (DBD) pour remplacer les neutraliseurs radioactifs, généralement utilisées pour la production d’ions bipolaires et soumis à des contraintes législatives. La caractérisation électrique des DBD en géométrie « fil-fil » selon la distance inter-électrodes, la tension et le débit a permis demettre en évidence trois types d’auto-organisations des filaments selon la tension et d’évaluer lecourant de décharge, c’est-à-dire la production par la décharge d’espèces chargées par unité detemps. Dans la géométrie et les conditions de fonctionnement choisies, des méthodes de mesure des flux d’ions en post-décharge ont alors été développées. Nous avons ainsi confirmé que la fraction d‘ions extraits de l’espace inter-électrodes résulte d’une compétition électro-hydrodynamique qui dépend de l’auto-organisation des filaments. En effet, les densités d’ions positifs et négatifs en post-DBD, ainsi que le rapport entre ces densités, critiques pour la charge d’aérosols, sont contrôlés par les champs électriques et le temps de transit des ions en post-décharge. Dans le chargeur post-DBD, les densités d’ions sont décroissantes. Toutefois, cette décroissance n’affecte pas les distributions de charges des aérosols qui sont constantes pour chaque taille quelle que soit la concentration d’aérosol. Dans ces conditions, les granulométries mesurées en post-neutraliseurs radioactif et DBD sont comparées afin de prouver que le neutraliseur post-DBD est viable pour la granulométrie des aérosols submicroniques
The measurement of the size distribution of an aerosol (solid or liquid particles in suspension in agas) by electrical mobility analyses requires the neutralization of the aerosol. Neutralization consistsin imparting a charge distribution with a mean charge of 0 by the diffusion of bipolar ions on aerosol.We prove the feasibility of a post- Dielectric Barrier Discharge (DBD) bipolar charger as an alternativeto radioactive neutralizer subjected to legislative constraints. The electrical characterization of awire-to-wire DBD versus the gap, the voltage and the flow-rate highlights 3 kinds of selforganizationsof filaments versus voltage. Moreover, discharge current which represents the chargedspecies production per unit of time is evaluated. In the chosen geometry and operating conditions, apost-discharge ions flux measurement method was developed. We confirm that anelectro-hydrodynamic competition controls the extraction of ions from the gap. In fact, electric fieldsand transit time control positive and negative ions densities and the ratio between them which arecritical for aerosol charging. For the post-DBD charger, ions densities decrease in the charging zone.However, this decrease does not affect the aerosol charge distribution for each particle size withconcentration. In these conditions, the post-radioactive neutralizer and post-DBD neutralizer aerosolsize measurements are compared in order to prove that the post-DBD neutralizer is available forsubmicronic aerosols sizing

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Coduti, Giovanni Antonio Coduti. "Etude de l'interaction d'une onde électromagnétique avec un plasma d'air à température ambiante." Paris 11, 2005. http://www.theses.fr/2005PA112016.

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Abstract:

On désigne sous le nom de radar un système qui illumine une portion de l’espace avec une onde électromagnétique et reçoit les ondes réfléchies par les objets qui s’y trouvent. Il permet de détecter leur existence et de déterminer certaines caractéristiques de ces objets. Les mesures de "Section Efficace Radar" (SER) effectuées à l’ONERA montrent que les entrées d’air se comportent comme des "catadioptres" qui réfléchissent les ondes radars dans leur direction d’incidence. Au cours de cette étude, un certain nombre de procédés a été exploré pour la réduction de la SER des aéronefs à partir de décharges électriques dans des écoulements d’air autour de la pression atmosphérique. Le calcul de l’absorption d’une onde EM par un plasma homogène montre l’importance du nombre total d’électrons Ne nécessaire pour une atténuation significative dans l’air ambiant ionisé. Cependant, le maintien des électrons libres s’avère difficile dans un mélange N2 - O2 (excitation vibrationnelle résonnante de la molécule N2 par les électrons et l’attachement électronique sur la molécule O2). Seul le détachement des ions négatifs O2- par l’oxygène excitée O2(a1Dg) produit dans la décharge pourrait être susceptible de maintenir une densité électronique de l’ordre de 1012 cm-3. Enfin, les problèmes de stabilité des décharges électriques à haute pression limitent encore d’avantage les possibilités d’utilisation de ces plasmas d’air pour la furtivité. Toutefois, deux types de décharges susceptibles de surmonter ces inconvénients ont été mis en évidence : la décharge luminescente pointe négative – plan (PNP) et la décharge à régulation dynamique (DRD)
We indicate under the name of radar a system which illuminates a portion space with an electromagnetic wave and receives waves reflected by objects which are there. It makes it possible to detect their existence and to determine characteristics of these objects. Measurements of Radar Cross Section (RCS) carried out with ONERA show that the air intake behaves as reflectors which reflect waves radars in their direction of incidence. During this study, a number of processes was explored for the SER reduction of aircraft starting from electric discharges in flows of air around atmospheric pressure. Absorption calculs of a wave EM by a homogeneous plasma shows the importance of electrons number Ne necessary for a significant attenuation in the ionized ambient air. However, the maintenance of free electrons proves to be difficult in a mixture N2 - O2 (vibrationel excitation of molecule N2 by electrons and electronic attachment on the molecule O2). Only detachment of negative ions O2- by excited oxygen O2(a1Dg) produced in the discharge could be likely to maintain a density electronic of about 1012 cm-3. Lastly, stability problems of the electric discharges still limit the use of air plasmas for the furtivity a high pressure. However, two types of discharges likely to overcome these disadvantages were put in evidence: glow discharge negative point - plan (NPP) and discharge a dynamic regulation (DDR)

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Sarron, Vanessa. "Etude et optimisation d'une décharge "Plasma Gun" à pression atmosphérique, pour des applications biomédicales." Thesis, Orléans, 2013. http://www.theses.fr/2013ORLE2083/document.

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Abstract:

L’utilisation de plasmas, qu’ils soient thermiques ou basse pression, dans le domaine biomédical remonte aux années 1970. Au cours de ces dernières années, les développements concernant des jets de plasma froid à pression atmosphérique, ont permis un élargissement des domaines d’applications biomédicales des plasmas. Au sein du GREMI, un type de jet de plasma a été développé : le Plasma Gun. Le plasma généré par le Plasma Gun se propage sur de longues distances à l’intérieur de capillaires. L’optimisation des traitements visés nécessite une étude approfondie des décharges créées par le Plasma Gun. La caractérisation du Plasma Gun a mis en évidence la génération de Pulsed Atmospheric pressure Plasma Streams ou PAPS, ces derniers se propageant du réacteur jusque dans l’air ambiant où ils génèrent une plume plasma. Ces PAPS présentent deux modes de propagation, au cours desquels une connexion entre le front d’ionisation et le réacteur est présente en permanence. Ces deux modes nommés respectivement Wall-hugging et Homogène, diffèrent principalement par la morphologie et la vitesse de propagation des PAPS qui leur sont associés. Chacun de ces modes présentent donc des caractéristiques qui leur sont propres mais certaines propriétés de propagation leur sont communes, telles que la possibilité de division ou de réunion de PAPS, ainsi que du transfert de PAPS à travers une barrière diélectrique ou via un capillaire métallique creux. L’étude de la plume plasma, propagation des PAPS dans l’air ambiant, a souligné l’importance de la longueur des capillaires sur la longueur du jet plasma. De plus, la génération du plasma a une très forte influence sur l’écoulement du gaz et la structuration du jet lors de son expansion dans l’air
The use of plasmas, thermic or low pressure, in biomedical goes back up to 1970s. During these last years, atmospheric pressure cold plasma jets have been developed, allowed an increase of biomedical applications of plasmas. In GREMI, a plasma jet was developed : the Plasma Gun (PG). The plasma generated by the PG propagates on long distances inside capillaries. The optimization of the aimed treatments requires a detailed study of the discharges created by the PG. The characterization of the PG highlights the generation of Pulsed Atmospheric pressure Plasma Streams or PAPS, these last ones propagating from the reactor to the capillary outlet (ambient air) where they generate a plasma plume. These PAPS present two propagation modes, during which a connection between the ionization front and the reactor is present permanently. These two modes named respectively Wall-hugging and Homogeneous, differ mainly by the morphology and their propagation velocity. These modes have common characteristics, such as the possibility of division or meeting of PAPS, as well as the transfer of PAPS through a dielectric barrier or via a hollow metal capillary. The study of the plasma plume underlined the importance of the length of capillaries on the length of the plasma jet. Furthermore, the generation of the plasma has a very strong influence on the gas flow and the jet structuration during air expansion

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Mraihi, Abderrahmane. "Réalisation, caractérisation et bilan énergétique de réacteurs corona mono et multi-pointes dans l'air à la pression atmosphérique pour application à la décontamination." Toulouse 3, 2012. http://thesesups.ups-tlse.fr/1825/.

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Abstract:

L'objectif de ce travail a été la réalisation et la caractérisation d'un réacteur à décharge couronne en particulier en régime pulsé et en polarité positive dans le cas d'une configuration multi-pointes/plan pour des applications à la décontamination
The aim is the realization and the characterization of corona discharge reactor especially in pulsed and positive polarity in the case of multi-tips/plan configuration for applications in chemical and biological decontaminations

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Hardy, Jean-Michel, and Jean-Michel Hardy. "Modifications chimiques de la surface de l'épinette noire à la suite d'un traitement par plasma froid d'azote et d'oxygène à la pression atmosphérique." Master's thesis, Université Laval, 2015. http://hdl.handle.net/20.500.11794/26496.

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Abstract:

L’utilisation des plasmas dans le domaine du traitement de surface est de plus en plus répandue, en particulier pour améliorer l’adhérence d’un système revêtement-substrat. Après s’être retrouvés chez les polymères synthétiques, les traitements assistés par plasma ont fait progressivement leur apparition dans le domaine du bois afin de répondre aux besoins de l’industrie forestière qui utilise les revêtements et les adhésifs. Bien que plusieurs travaux de recherche ont pu démontrer le potentiel des plasmas pour ces industries, la physique et la chimie gouvernant l’interaction plasma-bois ainsi que son rôle sur les propriétés d’adhérence demeure embryonnaire. Ce projet de maîtrise démontre que les traitements plasmas DBD à la pression atmosphérique modifient la surface du bois selon divers mécanismes tels que le mouvement d’extractibles en surface, la fonctionnalisation chimique ainsi le greffage de radicaux libre.
L’utilisation des plasmas dans le domaine du traitement de surface est de plus en plus répandue, en particulier pour améliorer l’adhérence d’un système revêtement-substrat. Après s’être retrouvés chez les polymères synthétiques, les traitements assistés par plasma ont fait progressivement leur apparition dans le domaine du bois afin de répondre aux besoins de l’industrie forestière qui utilise les revêtements et les adhésifs. Bien que plusieurs travaux de recherche ont pu démontrer le potentiel des plasmas pour ces industries, la physique et la chimie gouvernant l’interaction plasma-bois ainsi que son rôle sur les propriétés d’adhérence demeure embryonnaire. Ce projet de maîtrise démontre que les traitements plasmas DBD à la pression atmosphérique modifient la surface du bois selon divers mécanismes tels que le mouvement d’extractibles en surface, la fonctionnalisation chimique ainsi le greffage de radicaux libre.

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Whiteley, Amelia Jane. "Ingénierie de surfaces antimicrobiennes : combinaison de topographie et de fonctionnalisation par dépôt chimique en phase vapeur par polymérisation amorcée in situ et plasma atmosphérique froid." Electronic Thesis or Diss., Université Grenoble Alpes, 2024. http://www.theses.fr/2024GRALI043.

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Abstract:

Alors que les biofilms continuent de causer de nombreux dégâts dans diverses industries, entrainant des problèmes de santé, des défaillances de matériel et des coûts non négligeables, les stratégies traditionnelles de lutte contre le biofilm sont remises en question. En effet, la croissance de l’antibiorésistance ainsi que la constatation de la toxicité de certains biocides, mettent en lumière les limites de telles approches. Ainsi, plutôt que de s’attaquer à l’élimination de biofilm, de nouvelles stratégies, qui consistent à éviter l’adsorption bactérienne, sont en train d’être étudiées, notamment avec des surfaces hydrophobes ou hydrophiles. Dans cette thèse, un polymère organosilicié hydrophobe mais sans fluor, a été déposé sous forme de couche mince à l’aide de deux techniques innovantes : le plasma atmosphérique froid à décharge par barrière diélectrique (DBD-CAP) et le dépôt chimique en phase vapeur par une polymérisation amorcée in-situ (iCVD), créant respectivement des polymères plasma et conventionnels. L’iCVD a aussi été utilisé pour fonctionnaliser des surfaces avec le poly(vinyl pyrrolidone) superhydrophile. Ce dernier, malgré des propriétés de mouillabilité intéressantes, ne permet pas une utilisation dans des milieux liquides tels que des suspensions bactériennes, à cause de sa solubilité. Pour palier à cela, le précurseur organosilicié a été utilisé comme agent de réticulation, et les deux monomères ont été co-injectés par iCVD, formant un copolymère hydrophile et insoluble. Ces polymères ont été déposés sur des surfaces planes, mais aussi structurées : avec des microstructures apportées par lithographie par nanoimpression, et une rugosité apportée par gravure plasma. En effet, il a été montré dans la littérature que combiner chimie et topographie peut avoir de nombreux avantages pour lutter contre le biofilm. Pour finir, ces surfaces ont été incubées dans des suspensions bactériennes, afin de regarder leur influence sur l’adhésion des bactéries
As biofilms continue to cause damage in many different industries, leading to health issues, device failure and numerous costs, the traditional strategies used to fight against biofouling are being questioned. Indeed, the rise of antibioresistance and concerns over the toxicity of other biocides bring to light the limits of such approaches. Rather than focusing on eliminating biofilm, bioinspired strategies suggest limiting the initial bacterial adsorption by developing hydrophobic or hydrophilic surfaces. In this thesis, hydrophobic fluorine-free organosilicate thin films were deposited using two innovative deposition methods: Dielectric Barrier Discharge Cold Atmospheric Plasma (DBD-CAP) and initiated Chemical Vapour Deposition (iCVD), respectively leading to plasma polymers and conventional polymers. iCVD was also used to functionalise surfaces with superhydrophilic poly(vinylpyrrolidone). While the latter had interesting wettability properties, it’s solubility made it an impossible coating for devices to be found in bacterial suspensions or other liquid media. To overcome this, the organosilicate precursor was used as a crosslinking agent and both monomers were simultaneously injected into the iCVD reactor, creating hydrophilic and insoluble copolymers. As well as depositing these polymers on planar surfaces, they were used to coat substrates with microscale topography brought by nanoimprint lithography, and roughness achieved by plasma etching. Indeed, it has previously been shown in the literature that there are many advantages in combining chemistry and topography for antibiofouling surfaces. Finally, the developed surfaces were incubated with bacterial suspensions to assess their influence of bacterial adhesion

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Odic, Emmanuel. "Propriétés physicochimiques de décharges électriques à pression atmosphérique. Application à la décontamination biologique de surface." Habilitation à diriger des recherches, Université Paris Sud - Paris XI, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00351504.

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Abstract:

La recherche menée depuis la thèse porte sur l'étude des dispositifs à décharges électriques produisant un plasma froid à pression atmosphérique. L'approche choisie est essentiellement expérimentale, traitant à la fois des aspects fondamentaux et des perspectives applicatives. Le domaine d'application choisi est celui de l'environnement et de la sécurité sanitaire. En effet, les technologies plasma froid constituent une réponse innovante pour la réduction du risque chimique (émissions toxiques dans l'atmosphère) et du risque biologique (infections nosocomiales). La recherche portant sur la conception et l'étude de procédés plasma froid dédiés à ces applications a été menée au cours de ce travail dans un contexte international compétitif, ces thèmes constituant actuellement les deux axes majeurs de recherche dans le domaine des plasmas froids. Deux types d'applications ont été, et sont toujours actuellement développées : la décontamination biologique de surface et le traitement d'effluents gazeux de combustion. Par ailleurs, ces deux axes d'application reposent sur une connaissance approfondie des propriétés physicochimiques des décharges électriques à pression atmosphérique, développée grâce à des études « amont » et transverses effectuées au cours de deux thèses encadrée et/ou dirigée.

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Redolfi, Michaël. "Etude de l' Oxydation de différents types d'hydrocarbures par des procédés utilisant des techniques de déharges électriques non- thermiques à pression atmosphérique: application à la problématique du démarrage à froid." Phd thesis, Université Paris-Nord - Paris XIII, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00358147.

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Abstract:

Ce travail a pour objectif d'explorer l'efficacité des procédés plasmas à oxyder les hydrocarbures émis à l'échappement moteur lors du démarrage à froid. Nous avons étudié la dégradation d'un composé modèle : l'acétylène. Nous avons montré qu'il était possible de l'oxyder quantitativement par des décharges pauvres en oxygène en utilisant une configuration Fil-Cylindre. Les principaux produits d'oxydation sont CO et CO2. Une étude cinétique a montré que la principale voie d'élimination de l'acétylène est l'oxydation de celui-ci avec l'oxygène atomique. Nous avons également étudié la dégradation de composés plus complexes : le toluène et le naphtalène. La dégradation s'avère plus efficace pour le naphtalène que pour le toluène. Une dernière étude a montré que la nature d'un lit fixe de matériau (Al2O3, TiO2...) au sein de la décharge pouvait affecter les performances du procédé d'oxydation en influençant le mécanisme de propagation de la décharge ou par le biais de la chimie de surface.

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Judée, Florian. "Liquides activés par jet de plasma froid pour le traitement sélectif du cancer colorectal : synthèse, caractérisation et essais thérapeutiques sur modèles cellulaires 3D in vitro et in vivo." Thesis, Toulouse 3, 2016. http://www.theses.fr/2016TOU30344/document.

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Abstract:

Les dispositifs plasma à la pression atmosphérique (PA) produisent de nombreuses espèces actives physiques (photons, particules chargées, champ électriques etc.) et chimiques (radicaux libres, espèces réactives de l'oxygène, espèces réactives de l'azote etc.). Ces espèces connues pour leurs effets biologiques directs ou indirects font de l'utilisation des jets de plasmas froids à la PA pour des traitements biomédicaux un sujet de recherche en plein développement. La recrudescence des cas de radiorésistance et chimiorésistance chez les micro-organismes et les cellules cancéreuses impose la recherche de nouveaux modes de traitements innovants. C'est dans ce contexte général que s'inscrit les travaux présentés ici dont l'enjeu majeur est la compréhension des mécanismes d'actions des plasmas froids à la PA sur le cancer colorectal (deuxième cause de mortalité par cancer en France). Le travail de thèse présenté concerne l'utilisation d'un modèle biologique in-vitro (sphéroïde tumoraux multicellulaire du cancer du côlon HCT116) en 3 dimensions qui permet de prendre en compte des paramètres déterminants dans la prolifération tumorale. Ce modèle permet ainsi une meilleure prédiction des résultats in vivo dans l'objectif d'une étude clinique ultérieure. De plus les cinétiques de créations des espèces actives ont été étudiées dans leur globalité depuis le dispositif plasma jusqu'aux interactions intracellulaires à partir d'analyses physiques, biologiques et chimiques. Le traitement indirect par utilisation de liquides activés par jet de plasma d'hélium a été privilégié pour élaborer un traitement endoscopique du cancer colorectal. L'ensemble des travaux menés sur l'observation des interactions des liquides activés par plasma sur les sphéroïdes tumoraux multicellulaires a permis de révéler deux modes d'actions distincts. Le premier étant une génotoxicité du liquide activé induite par la présence de peroxyde d'hydrogène dont l'action induit une cassure double brin de l'ADN intracellulaire conduisant les cellules à la mort par apoptose. Une interaction directe des radicaux libres produits dans le milieu avec les composants de ce dernier (acides aminés, glucose, etc.) ainsi que la présence de nitrites et nitrates induisent également un effet antiprolifératif à long terme du milieu activé par plasma sur les tumeurs HCT116. Différentes méthodes comme la résonance paramagnétique électronique et la spectroscopie d'émission optique ont permis de révéler des voies de création possibles conduisant à la formation de ces espèces actives. Des campagnes d'essais thérapeutiques ont permis d'évaluer la capacité des liquides activés par plasma à cibler davantage les cellules cancéreuses plutôt que les cellules saines ce qui en fait une méthode de traitement sélectif particulièrement prometteuse. Le développement et la caractérisation d'un second jet de plasma d'argon a été réalisé avec l'objectif d'optimiser l'effet antiprolifératif des plasmas sur les tumeurs tout en tenant compte des contraintes imposées par l'utilisation d'un tel dispositif pour le traitement du cancer colorectal
Plasma devices at atmospheric pressure (AP) generate many physical active species (photons, charged particles, electric field, etc.) and chemical (free radicals, reactive oxygen species, reactive nitrogen species, etc...). This species are well known for their direct or indirect biological effects thus biomedical treatment by low temperature plasma jets at AP is currently a hot research topic. The upsurge of radioresistance and chemoresistance of microorganisms and cancer cells requires the development of new biomedical treatment. In this general context, the present work is a step towards the understanding of the effect induced by low temperature plasma jets at atmospheric pressure on colorectal cancer (second leading cause of death by cancer in France). This thesis focuses on the implementation of an in vitro biological model (multicellular tumor spheroid of colorectal cancer HCT116) in 3 dimensions which allows to take into account key parameters in tumor proliferation. This model is also well suited for the prediction of in vivo results in the aim of a subsequent clinical study. Further research about kinetic reactions of active species has been studied from the plasma device up to intracellular interactions through physical, biological and chemical analyses. Indirect treatment of tumors was carried out through helium plasma jet activated liquids. This solution was chosen for its relevance for endoscopic treatment of colorectal cancer. Interaction between plasma activated liquid and multicellular tumor spheroids has shown two distinct pathways. The first one is the genotoxicity of activated medium induced by the occurrence of hydrogen peroxide which induced DNA damages once penetrated in intracellular medium and leading to cell death by apoptosis. A direct interaction between free radicals generated in liquid medium and the latter components (amino acids, glucose, etc.) associated with the occurrence of nitrites and nitrates induces a long-term antiproliferative effect of plasma activated liquid. Chemical pathways of the formation of these active species were identified by using different analysis techniques such as electron paramagnetic resonance and optical emission spectroscopy. Therapeutic analysis have also demonstrated that plasma activated liquid damage preferentially colon cancer cells rather than healthy cells making it a particularly promising selective treatment method. The design and the characterization of a second plasma jet using argon as a carrier gas was carried out with the aim to improve the antiproliferative effect of plasmas on tumors while taking into account the requirement for the use of such device for colorectal cancer treatment

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Amorosi, Cédric. "Polymérisation par plasma froid : un outil pour l'obtention de surfaces fonctionnalisées pour les applications de type biocapteur et pour les systèmes à libération de médicaments." Phd thesis, Université de Strasbourg, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00864105.

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Abstract:

La réponse biologique d'un matériau est essentiellement reliée à sa surface : cela souligne l'importance du rôle des techniques de modification de surface dans la réalisation d'une réponse biologique adaptée. Ainsi les surfaces fonctionnalisées par des 'hydrogels' minces possèdent un énorme potentiel dans diverses applications. En effet, les hydrogels sensibles au pH et à la température peuvent être utilisés dans le but de libérer de façon contrôlée une molécule dans l'environnement biologique. Ces hydrogels peuvent aussi être utilisés en tant que biocapteur de par leurs fonctions disponibles permettant la reconnaissance spécifique de biomolécules cibles. Différents procédés, choisis principalement en fonction du type de matériau et de la surface à fonctionnaliser, peuvent être utilisés pour l'obtention de ce genre de films. Parmi ces procédés, le choix s'est tourné vers l'utilisation de la polymérisation par plasma dont les propriétés de surfaces peuvent être ajustées en fonction des paramètres de la décharge tel que la puissance électrique, le temps de traitement, la composition et la pression du gaz.

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Chauvin, Julie. "Etude des mécanismes anti-cancéreux induits par milieux activés par jet de plasma froid : vers une nouvelle approche thérapeutique." Thesis, Toulouse 3, 2018. http://www.theses.fr/2018TOU30263/document.

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Abstract:

Les thérapies anticancéreuses basées sur des principes physiques (radiofréquences, ultrasons, laser, électroporation...) ont considérablement augmenté lors de la dernière décennie. Leurs objectifs sont de détruire directement les cellules cancéreuses, de favoriser l'entrée ciblée de molécules thérapeutiques ou encore de stimuler le système immunitaire du patient afin d'éliminer la tumeur. Le plasma froid suscite l'intérêt dans le domaine de l'oncologie grâce à sa capacité à générer des espèces réactives oxygénées (ROS) et azotées (RNS) qui peuvent être génotoxiques et cytotoxiques pour les cellules cancéreuses. Deux approches d'utilisation du plasma sont étudiées : soit l'exposition directe de cellules au jet plasma, soit l'exposition indirecte via l'utilisation d'un Milieu Activé par Plasma (PAM). Le PAM étant plus facile à délivrer par injection dans la tumeur, c'est cette approche qui est choisie lors de ces travaux. Le travail de thèse présenté consiste à étudier l'effet génotoxique et cytotoxique du PAM, obtenu après exposition du milieu au jet de plasma d'hélium, sur des tumeurs in vitro et in vivo. Pour les études in vitro, nous avons choisi d'utiliser un modèle 3D : le sphéroïde (MCTS - MultiCellular Tumor Spheroid). Ce modèle présente des caractéristiques proches du modèle in vivo grâce à son organisation en sphéroïde. Les MCTS présentent en effet des gradients de pénétration d'oxygène, de nutriments et de prolifération cellulaire. La première partie de la thèse concerne l'identification et la quantification des espèces générées dans le PAM. Les méthodes d'analyses utilisées sont la résonance paramagnétique électronique, la fluorimétrie, la colorimétrie, la chromatographie en phase liquide et la spectrométrie de masse. Ces analyses ont mis en évidence que la toxicité du PAM était due à plusieurs facteurs : d'un côté la génération de ROS et RNS mais aussi à la dégradation des nutriments pour les cellules contenues dans le milieu via par exemple l'oxydation et la nitrosylation des acides aminés. La deuxième partie est dédiée à l'étude des effets du PAM sur les MCTS HCT-116 (cancer du côlon).[...]
Cancer therapies based on physical principles (radiofrequency, ultrasound, laser, electroporation...) have considerably increased in the last decade. Their objectives are to directly destroy cancer cells, to favor the targeted entry of therapeutic molecules or to stimulate the patient's immune system in order to eliminate the tumor. Cold plasma still arouses interest in the field of oncology through its ability to generate reactive oxygen species (ROS) and nitrogen species (RNS) which can be genotoxic and cytotoxic for cancer cells. Two approaches to the use of plasma are studied: either direct exposure of cells to the plasma jet, or indirect exposure via the use of a Plasma Activated Medium (PAM). The PAM being easier to deliver by injection into the tumor, this approach was chosen in this work. The work presented consists in studying the genotoxic and cytotoxic effects of PAM resulting from exposure of the medium to the helium plasma jet on in vitro and in vivo tumors. For in vitro studies, we chose to use a 3D model: the spheroid (MCTS - MultiCellular Tumor Spheroid). This model has similar characteristics to the in vivo model thanks to its spheroidal organization. The spheroids have indeed gradients of oxygen penetration, nutrients and cell proliferation. The first part of the thesis concerns the identification and quantification of the species generated in PAM. The analytical methods used are paramagnetic electronic resonance, fluorimetry, colorimetry, liquid chromatography and mass spectrometry. These analyses revealed that the toxicity of PAM was due to several factors: on the one hand to the generation of ROS and RNS and on the other hand to the degradation of cell nutrients contained in the medium via, for example, the oxidation and nitrosylation of the amino acids. The second part is dedicated to the study of the effects of PAM on HCT-116 (colon cancer) spheroids[...]

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Darny, Thibault. "Etude de la production des espèces réactives de l’oxygène et de l’azote par décharge Plasma Gun à pression atmosphérique pour des applications biomédicales." Thesis, Orléans, 2016. http://www.theses.fr/2016ORLE2086/document.

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Abstract:

En l’espace d’une dizaine d’années, les jets de plasma froid à pression atmosphérique ont su s’imposer comme un outil pertinent pour les applications biomédicales. La simplicité de conception et d’utilisation de ces dispositifs, combinée à leurs facultés de produire des espèces réactives (NO, OH, O …), ont significativement contribué au développement rapide du domaine. Beaucoup d’efforts ont été entrepris dans le développement de diagnostics quantitatifs, pour mesurer la production des espèces réactives dans la plume plasma d’un jet donné. Toutefois, la diversité des géométries de décharge, des sources d’alimentations électriques ou des conditions d’utilisation, rendent les comparaisons d’un jet à l’autre, difficiles. Cette thèse a porté sur l’étude du jet de plasma froid à pression atmosphérique développé au GREMI, le Plasma Gun (hélium, impulsion de tension microseconde). Nous avons étudié les mécanismes de décharge susceptibles de considérablement affecter la production d’espèces réactives, dans des conditions approchantes d’applications biomédicales. La thèse s’articule en trois chapitres principaux : l’étude de la modification de l’écoulement de l’hélium par plasma (par strioscopie) ; l’étude de la propagation du plasma dans le capillaire diélectrique (étude expérimentale et numérique de la dynamique de propagation rapide du plasma et de l’évolution du champ électrique en mélange hélium-azote) ; l’étude de l’interaction du plasma avec une cible conductrice (mesures dans le capillaire et dans la plume de l’évolution spatiale et temporelle de la concentration des métastables de l’hélium, corrélées à des mesures du champ électrique). Ce dernier point est en particulier représentatif de tout jet plasma en condition traitement biomédical in vivo et tend à faire une distinction fondamentale avec les mécanismes de décharge du jet plasma dit « libre », sans obstacle entravant la plume plasma
Over the past ten years, the cold atmospheric pressure plasma jets (CAPPJ) became useful devices for biomedical applications. Their relatively simple design and use, combine with their ability to produce reactive species (NO, OH, O, …), led to a rapid research growth in this field. A lot of studies have been devoted to quantitative diagnostics development for the reactive species production measurements in the plasma plume. However, it is difficult to compare one jet with another because of the huge variety of discharge geometries, electric power supplies or operating conditions. This thesis deals with the study of the CAPPJ developed in GREMI, the Plasma Gun (helium feeded, microsecond voltage pulse). We have studied discharge mechanisms which strongly impact the reactive species production in near target biomedical application conditions. This study is divided in three parts : the study of helium flow modifications induced by the plasma (strioscopy visualization); the study of plasma propagation inside dielectric capillary (experimental and numerical study of fast plasma propagation dynamic and electric field evolution for helium-nitrogen mixtures); the study of conductive target-plasma interaction (space and time resolved measurements inside the capillary and the plasma plume of helium metastable production, correlated with electric field evolution). The conductive target contact concerns any in vivo biomedical treatments. CAPPJ in front of such a conductive target leads to fundamentally different discharge mechanisms compare to the free jet case

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Perez, Guillaume. "Stratégies de médecine "régénérative" pour la réparation de la peau dans un modèle murin de brûlure profonde." Thesis, Toulouse 3, 2015. http://www.theses.fr/2015TOU30096/document.

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Abstract:

La cicatrisation et la régénération sont les deux processus de réparation observés dans le règne animal. Toutefois, les mammifères ne sont susceptibles de réparer une blessure que par la constitution d'une cicatrice qui ne restitue point la structure et les propriétés du tissu initial. Dans un contexte de brûlure profonde, la cicatrisation, le plus souvent excessive, peut retentir négativement sur la vie de l'individu. A cette aune, nous nous somme proposé de mettre au point des thérapies innovantes, dans un modèle murin de brûlure, dans le but de réduire ou de réorienter une réaction cicatricielle anormale. La première stratégie était une thérapie cellulaire basée sur l'utilisation des cellules stromales mésenchymateuses du tissu adipeux. Bien que les études effectuées aient révélé des aptitudes immunomodulatrices encourageantes, l'utilisation de ces cellules n'a pas apporté de résultats probants pour prétendre combattre la cicatrisation excessive de notre modèle. La seconde stratégie s'appuyait sur les enseignements tirés de la première approche et de la régénération animale. Les brûlures ont été traitées par des jets de plasma froid à pression atmosphérique. La prise en charge des lésions par ce nouvel outil entraina singulièrement une diminution de la zone cicatricielle. Les expériences montrèrent que le plasma circonscrivit la cicatrisation par l'atténuation de l'inflammation et du dépôt matriciel subséquent ; il en résulta une fibrose dermique quasi-inexistante, l'émergence de follicules pileux en régénération et une récupération de l'hypoderme. En conclusion, le plasma froid améliore significativement la cicatrisation des brûlures profondes
Scarring and regeneration are both repair processes observed in the animal kingdom, even though mammals always heal by a scar tissue formation that never restitute the initial tissue structure and properties. Burns healing can become abnormal and may subsequently affect the person's daily life. Considering pathological healings, we developed innovative regenerative medicine strategies to reduce or redirect the wound healing process towards a better issue in a mouse model of skin burn. First, we performed a cell therapy based on the administration of adipose mesenchymal stromal cells. Although the experiments showed promising immunomodulatory abilities, such cells failed to provide convincing results in our model of excessive burn healing. The second intent was designed after findings from the first approach and knowledge from regenerative models. Deep skin burns were treated by cold atmospheric plasma. We found that plasma-treated lesions were repaired by a considerably diminished scar. Experiments showed that the plasma treatment resulted in almost inexistent fibrosis through a reduction of inflammation and matrix deposition, emergence of regeneration follicles regeneration and a better restitution of hypodermis. In conclusion, cold atmospheric plasma significantly improves healing when applied on skin burns

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Delaux, Joakim. "Activation de biopolymères par plasma atmosphérique non thermique." Thesis, Poitiers, 2016. http://www.theses.fr/2016POIT2310.

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Abstract:

L'équipe de François Jérôme (IC2MP, UMR7285) a développé des procédés innovants et originaux dans les prétraitements de la biomasse lignocellulosique. Ces travaux fondamentaux sont basés sur l'utilisation de plasma atmosphérique non-thermique afin de dépolymériser des biopolymères (cellulose, amidon, inuline) de manière sélective. L'avantage de ce prétraitement physique est son absence de solvant et de catalyseur permettant ainsi de pallier les problèmes de purification ou de dilution habituellement rencontrés. On peut également citer la faible consommation énergétique. Ce prétraitement plasma permet d'accroitre l'accessibilité des biopolymères aux espèces réactives (lors d'une hydrolyse par exemple) et d'obtenir des rendements supérieurs aux procédés chimiques ou enzymatiques classiques.L'objectif de cette thèse est de comprendre quelles sont les bonnes conditions pour obtenir une cellulose moins réfractaire aux traitements chimiques et quel mécanisme est mis en jeu lors du traitement par plasma. Quels impacts ont les espèces qui interagissent avec la surface du biopolymère, comment elles diffusent au cœur des matrices polymériques ou encore quel est l'impact de la nature chimique du/des biopolymère(s) (cristallinité, type de liaisons, nature des saccharides…). Par la suite, une étude sur la réactivité de la cellulose traitée par plasma a été réalisée en se concentrant plus particulièrement sur les rendements en glucose suite à une hydrolyse acide en milieu dilué. Cela nous a permis d'évaluer l'impact des traitements physiques (plasma, broyage ou les deux) sur la réactivité de la cellulose. De plus, un panel d'analyses a été réalisé et nous a permis d'en déduire un mécanisme réactionnel possible pour le traitement de la cellulose par plasma
François Jerome's team developed new processes for the pretreatment of lignocellulosic biomass. This fundamental work is based on the use of non-thermal atmospheric plasma for the deplolymerization of biopolymers (cellulose, inuline) selectively. The advantage of this physical pretreatment is the non-using of catalysis or solvent and so it's resolve the dilution problem or the purifying problem usually met. A low consummation of energy can be cited too. This pretreatment could be increase the reactivity of biopolymers (hydrolysis for example) and get a better yield than the chemical or enzymes processes.The goal of the thesis is to understand what are the good conditions to obtain a cellulose more reactive for the chemical reactions and what the mechanism for the plasma treatment are. What kind of species react with the surface of the polymers and how they enter in the bulk ? What is the role of the nature and constitution (crystallinity, different polymer, kind of link…) ? Then, a study on the reactivity of the plasma cellulose was performed and the focus was put on the yield of glucose after acid hydrolysis. Like this, we can see the influence of the physical pretreatment (plasma, milling or both) on the cellulose. At the end, a mechanism is proposed by using all the information recovered in particularly with the structural analysis

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Lecoq, Elodie. "Traitement préventif antifongique du pin maritime par post-décharge DBD à la pression atmosphérique et étude de l'action directe des post-déchargess sur les champignons de bleuissement du bois." Phd thesis, Université de Pau et des Pays de l'Adour, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00465403.

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Abstract:

Ce travail a consisté à étudier les potentialités d'un traitement par plasma froid pour des applications antifongiques préventives et curatives du pin maritime. Les traitements sont réalisés par exposition des échantillons à des post-décharges, issues de réacteurs de Décharge à Barrière Diélectrique (DBD). Pour l'aspect préventif, l'objectif a été de définir si un traitement du pin maritime par post-décharge DBD pouvait être utilisé pour pallier les problèmes de lessivabilité des produits antifongiques rencontré au cours des traitements par trempage. Une molécule antifongique contenant un groupement réactif et un ammonium quaternaire a été synthétisée. Celle-ci peut-être fixée sur le bois par liaison covalente et ainsi résister au lessivage. Il a été montré que le traitement par post-décharge permettait d'améliorer la cinétique de la réaction de greffage de cette molécule sur le bois par rapport à un traitement par simple chauffage. Une fixation de cette molécule assistée par post-décharge permet donc de protéger le bois de façon durable contre les attaques par les champignons de bleuissement. Pour l'aspect curatif, l'effet direct des post-décharges sur les spores de champignons a été étudié. Il a été montré que l'exposition aux post-décharges de spores d'Aureobasidium pullulans, Ceratocystis sp., Penicillium sp. et Gliocladium sp. pouvait conduire à une excellente inhibition de leur croissance, et ce pour des temps de traitement inférieurs à 10 minutes. Ainsi, les travaux de thèse ont permis de montrer que les traitements par post-décharge DBD présentaient des potentialités dans le domaine du bois, pour des applications antifongiques préventives ou curatives

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Tyl, Clémence. "Study of the memory effect in atmospheric pressure townsend discharges in nitrogen with addition of oxidizing gas : temporally and spatially resolved electrical and optical characterizations." Thesis, Toulouse 3, 2019. http://www.theses.fr/2019TOU30296.

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Abstract:

Les procédés plasma utilisant des décharges à barrières diélectriques (DBD) à pression atmosphérique sont une bonne alternative aux plasmas froids à basse pression pour de nombreuses applications comme le traitement de surface, le dépôt de couches minces, la stérilisation etc. En effet, ils permettent de s'affranchir des systèmes de pompage et donc de réaliser des traitements sur de grandes surfaces directement implantables sur des lignes de production. Cependant, les DBD sont généralement filamentaires, ce qui conduit à des dépôts non homogènes. Dans certaines conditions expérimentales (géométrie, nature du gaz, excitation etc.), on peut néanmoins obtenir une décharge homogène conduisant à un traitement homogène des surfaces. Néanmoins, les caractéristiques des DBD homogènes ne sont pas identiques en tout point de l'espace, notamment en raison du flux de gaz, mais aussi dans le cas de matériaux diélectriques avec un gradient de propriétés ou dans le cas de décharges auto-organisées. Afin de mieux caractériser la distribution spatiale de la décharge, un outil de mesure de densités locales de courant a été développé au cours de cette thèse. En effet, les mesures électriques sont un bon outil de caractérisation de la décharge donnant accès à de nombreux paramètres (courant de décharge, tension gaz, puissance dissipée etc.). Néanmoins, le courant mesuré est intégré sur toute la surface des électrodes. Pour pouvoir mesurer les courants localement, l'électrode de masse de la cellule de décharge de dimension 3×3 cm2 a été divisée en 64 segments, et un système d'acquisition a été développé afin de pouvoir acquérir les 64 courants mesurés simultanément avec une fréquence d'échantillonnage suffisante pour le traitement des données. Ce nouvel outil de diagnostics électriques peut être corrélé temporellement et spatialement à des mesures optiques par caméra intensifiée iCCD couplée à différents filtres optiques, donnant des informations sur les densités de certaines espèces dans le plasma. L'objectif de cette thèse est de mieux comprendre la dissipation de puissance locale et de caractériser plus finement les espèces mises en jeu et les différents régimes de décharge, notamment l'obtention d'un régime homogène. Les DBD homogènes sont initiées par un claquage de type Townsend. Pour cela, une source de production d'électrons est nécessaire entre deux décharges, quand le champ électrique est inférieur au champ de claquage. Ce claquage est lié à un effet mémoire d'une décharge à l'autre, visible sur les mesures électriques, avec un saut du courant de décharge. Les hypothèses sur l'origine de cet effet mémoire peuvent être séparées en deux catégories.[...]
Plasma processes at atmospheric pressure using Dielectric Barrier Discharges (DBD) are a good alternative to low pressure non-thermal plasma processes for various applications such as surface treatment, thin-film coating, sterilization etc. Indeed, they can be operated without complex vacuum facilities and allow the treatment of large surfaces that can be implemented directly into assembly lines. However, DBDs are usually filamentary, leading to non-homogeneous depositions on the treated surfaces. In certain condition depending on the experimental parameters (geometry, gas nature, power supply, etc.), a homogeneous discharge can be obtained leading to a uniform surface treatment. Nevertheless, even in the homogeneous mode, the DBDs properties are not necessarily the same at any point on the discharge surface, because of the gas flow circulation in particular, but also in case of materials with a properties gradient, or in case of self-organization phenomena. In order to better characterize the spatial distribution of the discharge, a new local electrical diagnostic tool to measure the local current densities has been developed during this thesis. Indeed, electrical measurements are widely used to characterize the DBDs as they give access to various parameters such as the gas voltage, discharge current, dissipated power etc. However, the measured current is integrated on all the surface of the electrodes. To be able to measure the local currents, the 3×3 cm2 ground electrode from the discharge cell has been divided into 64 segments, and a data acquisition system has been developed in order to simultaneously acquire the 64 measured currents with a high enough sampling rate for the data processing. This new electrical diagnostic tool can be correlated in time and space with optical measurements with an intensified iCCD camera, coupled with optical filters, to obtain information on the densities of some species in the plasma. The aim of this thesis is to better understand to local power dissipation, and to refine the characterization of the involved species in the different discharge regimes, especially to obtain a homogeneous regime. Homogeneous DBDs are ignited by a Townsend breakdown. For a Townsend breakdown to occur, a production source of seed electrons is necessary between two discharges, when the electric field is lower than the breakdown voltage. This breakdown is related to a memory effect from one discharge to the following one, that is visible on the electrical measurements with a discharge current jump. The hypotheses on the memory effect origin can be separated into two categories.[...]

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Douat, Claire. "Etude d’un micro-jet de plasma à pression atmosphérique." Thesis, Paris 11, 2014. http://www.theses.fr/2014PA112028/document.

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Abstract:

Ces dernières années un nouveau type de décharges hors équilibre thermodynamique, aptes à générer des micro jets de plasma se propageant en atmosphère libre, a suscité beaucoup d’intérêt dans la communauté scientifique. Ces micro jets, produits dans des structures type décharge à barrière diélectrique, ont des propriétés particulièrement intéressantes, tant sur le plan de la physique des plasmas que sur celui des applications, en particulier pour des applications biomédicales ou de traitement de surface.Dans ce travail de thèse il est démontré que ces jets de plasma correspondent à la propagation à grande vitesse d'un front d'ionisation sans déplacement de matière. Une caractérisation des propriétés des jets (vitesse et distance de propagation) a été effectuée en fonction de la tension appliquée, du débit, de la composition du gaz, et de la géométrie de la décharge. La distribution spatio-temporelle des espèces réactives produites par le jet a été mesurée, et en particulier celle de l'état métastable He (2³S) mesuré par absorption laser. Des densités comprises entre 1.10¹² et 5.10¹³ cm-³ ont été obtenues pour l’état He (2³S). Sa distribution est annulaire à la sortie de la structure de la décharge et se referme le long du jet. La densité maximale est obtenue à une distance correspondant à la moitié de la zone où les atomes métastables sont présents, ce qui est en contradiction avec les modèles actuels. De plus, afin de mieux comprendre la physique des jets de plasma, nous avons fait interagir deux jets placés l’un en face de l’autre. L'étude de la contre propagation de deux jets révèle qu’il existe une distance minimale d'approche laissant entre eux une zone exempte de plasma. Après l’extinction des deux plasmas, une seconde décharge s’amorce exactement dans cette zone. Une étude détaillée couplant diagnostics électrique, imagerie ultra-rapide et spectroscopie d'émission nous a permis de montrer que cette décharge secondaire est due à une inversion de polarité conduisant à la création transitoire d'un piège à électrons.Dans le but d'aborder l'étude des applications des jets de plasma au domaine biologique, nous avons également étudié la dégradation de l’ADN plasmidique par un jet de plasma. Nous avons mis en évidence que ce type de plasma induit majoritairement des cassures simples et doubles brins, alors que très peu d’oxydations de base ou de sites abasiques sont observés, ceci même avec l’ajout de quelques pourcents d’oxygène dans le gaz
Micro plasma jets operating at atmospheric pressure in free atmosphere have recently attracted great attention because of their numerous advantages. In fact, micro plasma jets can be operated stably at atmospheric pressure and propagated over some centimeters in a free atmosphere. Moreover, these jets are non-thermal plasmas and create numerous reactive species. These properties allow to use this kind of plasma in many applications, such as surface treatment, decontamination, and plasma medicine.In this work it is shown that these micro plasma jets correspond to the fast propagation of an ionization front with no displacement of matter. A characterization of the plasma proprieties (e.g. distance and velocity of propagation) has been done as a function of the applied voltage, gas flow, gas composition and discharge geometry. The spatiotemporal distribution of the reactive species created by the plasma has been measured, with a special focus on the helium metastable atoms which have been measured by absorption laser spectroscopy. The helium metastable atom densities obtained are in the range of 1.10¹² to 5.10¹³ cm-³. Thanks to a very good spatiotemporal resolution, we have done a time-resolved full cartography of the plasma. This allowed us to show that the helium metastable atom distribution is annular near the nozzle and becomes circular as the plasma propagates. The maximum helium metastable atoms density has been measured at about half of the distance where the helium metastable atoms are present. This observation is in contradiction with results reported by numerical models. To gain further insight into the physical processes of the plasma, we have placed two micro plasma jets face to face. This study showed that both plasmas interact in such a way that they never come into contact, letting a space free of plasma between them. Moreover, we revealed that after the extinction of the plasmas, a second discharge is ignited in the previously free space. Fast imaging, spectroscopy diagnostics and electrical measurements showed that this second discharge is due to a polarity reversal, which creates an electron trap. Aiming the study of the application of micro plasma jets in the plasma medicine field, we have studied the degradation of plasmid DNA by our plasma jet. We observed that the plasma treatment leads mostly to single and double strands breaks, and to very little base oxidation and abasite site, even when oxygen is added into the gas mixture

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Foletto, Marc. "Les micro-jets de plasma à pression atmosphérique et température ambiante." Thesis, Toulouse 3, 2015. http://www.theses.fr/2015TOU30026/document.

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Abstract:

Les micro-jets de plasma, se propageant dans un flux d'hélium entouré d'air libre, à pression atmosphérique et à température ambiante, ont attiré l'attention des chercheurs depuis une dizaine d'années. Ces micro-jets sont créés dans une décharge à barrière diélectrique alimentée par des impulsions de tension. Ils se propagent dans le flux d'hélium à l'extérieur de la DBD sous la forme d'une onde d'ionisation. Le plasma est confiné spatialement là où l'hélium est dominant, car l'ionisation de l'air nécessite un champ électrique plus important que celui présent dans le front d'ionisation. Leurs applications biomédicales sont prometteuses car ils permettent de produire des espèces réactives à quelques centimètres de distance de la DBD sans augmenter la température du gaz. Dans cette thèse, l'objectif a été de développer une meilleure compréhension de l'influence des conditions expérimentales et de la géométrie de la DBD sur les propriétés des jets de plasma. À ces fins, l'écoulement d'hélium a été étudié expérimentalement et numériquement, et des simulations sur la génération et la propagation du micro-jet de plasma ont été réalisées
Microplasma jets propagating in a helium flow surrounded by air at ambient pressure and temperature have attracted the attention of many researchers over the past decade. These microplasma jets are ignited in a cylindrical dielectric barrier discharge (DBD) powered by impulse or sinusoidal voltage pulses with an amplitude of several kilovolts and then propagate as an ionization wave in the helium flow outside the DBD. The plasma so-generated is confined to the region where helium is the dominant species because ionization of the surrounding air requires a significantly higher electric field strength than is present at the ionization front in the plasma jet. The putative biomedical applications of microplasma jets are particularly promising because they provide a way of producing reactive oxygen and nitrogen species some centimeters downstream from the DBD without significant gas heating. The objective of the work reported in this thesis has been to develop a better understanding of the influence of the operating conditions and geometry on the properties of the plasma jets. To this end, experimental and numerical studies of the hydrodynamics of the helium flow and simulations of the generation and propagation of the microplasma jet have been carried out

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Jomaa, Neil. "Modélisations multi-physiques avec validations expérimentales des jets de plasmas froids d'hélium à la pression atmosphérique." Toulouse 3, 2014. http://www.theses.fr/2014TOU30094.

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Abstract:

Le développement de sources de plasmas froids stables et bien adaptées aux applications biomédicales est en plein essor notamment pour répondre à des exigences strictes comme une quasi-température ambiante, la production d'espèces actives contrôlées, etc. Les jets de plasmas froids à la pression atmosphérique générés par décharges à barrière diélectrique (DBD) dans l'hélium peuvent répondre à ces exigences. Ils constituent l'objectif de notre étude numérique qui est corrélée aux mesures pour la validation de notre modélisation hydro-électrodynamique. Le dispositif modélisé mis en place dans le groupe est constitué par un tube de quartz de petit diamètre traversé par l'hélium et enveloppé par deux électrodes d'aluminium alimentées par une tension pulsée mono-polaire. L'imagerie rapide a montré que le jet de plasma apparaissant continue est en fait la succession rapide de "balles de plasma" constituant les fronts de l'onde d'ionisation se propageant dans le mélange He-air à l'extérieur du tube, une hypothèse d'onde d'ionisation guidée dont la confirmation constitue l'un des objectifs de ce travail. L'étude menée en 2Drz est basée sur la méthode des éléments finis pour la discrétisation en utilisant le logiciel COMSOL. Trois modèles couplés ont été mis en place pour les études hydrodynamique, électrostatique et électrodynamique. La modélisation hydrodynamique nous a fourni, pour différents rayons du tube et vitesses d'écoulement, la distribution 2Drz de la fraction molaire d'hélium qui se dilue progressivement dans l'air ambiant. Ce mélange gazeux constitue le milieu dans lequel se propage l'onde d'ionisation dont le front d'onde initial au voisinage de la sortie du tube est le champ électrique géométrique. Ce champ a constitué l'objectif de la simulation électrostatique qui nous a permis de quantifier l'influence de chacun des paramètres du dispositif sur la valeur maximale de ce front d'onde initial. Le fruit de cette étude est une configuration optimale validée expérimentalement pour soit optimiser la longueur du jet facilitant la manipulation du jet, soit minimiser la tension appliquée pour réduire le cout énergétique dans le cas d'une longueur fixée du jet. La simulation hydro- électrodynamique du jet est basée sur le système couplé formé par les équations de Poisson, de transport des particules, de conservation de l'énergie électronique, du transport convecto-diffusif et de Navier Stokes. Les données de base nécessaires en entrée comme les coefficients de transport et de réaction ont été déterminés par résolution de l'équation de Boltzmann multi-termes en fonction de la dilution progressive de l'He dans l'air. Chaque cas de simulation de notre modèle multi-physiques, consommateur de temps de calcul (3 jours sur un processeur Xeon), fournit beaucoup d'informations précieuses pour l'optimisation du jet. On peut citer la confirmation de la nature "streamer guidé", l'analyse 2Drz fine à l'aide des cinétiques réactionnelles des différentes phases du jet (développement, propagation à l'intérieur puis à l'extérieur du tube et post-décharge), la détermination du profil de sa vitesse instantanée et de sa longueur, l'identification des mécanismes conduisant à sa forme annulaire observée expérimentalement, l'étude spatio-temporelle de l'énergie électronique moyenne, du champ électrique local générant la seconde onde d'ionisation, du courant électronique et des densités des espèces chargées et neutres comme l'hélium métastable jouant un rôle majeur et l'oxygène atomique pour son importance dans le biomédical. Les bonnes cohérences entre nos résultats et les mesures sont autant d'éléments de validation de notre modèle hydro-électrodynamique. On a mené aussi une étude paramétrique systématique pour quantifier l'effet de la tension et du rayon interne sur les caractéristiques du jet de plasma. On a finalement apporté dans une annexe notre contribution sur la physique de l'interaction entre notre jet et les micro-organismes
The development of reliable plasma sources well suited for biomedical applications is nowadays an increased need. These sources must meet strict requirements such as low temperature (quasi-ambient), easy handling, production of tuned active species, etc. The cold atmospheric pressure plasma jet generated by dielectric barrier discharge can meet these requirements. They are the focus of our hydro-electrodynamics model that is correlated with measurements for experimental validations. The modeled system implemented within our team consists of a quartz tube of small diameter crossed by helium gas flow and around which are wrapped two aluminum electrodes powered by a mono-polar pulsed voltage. Rapid imagery showed that the plasma jet that looks like continuous at naked eye is in reality a rapid succession of "plasma bullets" which are guided ionization waves propagating in He-air mixture, a hypothesis whose confirmation is one of the main objectives of the present work. The study was conducted in 2Drz. The finite element method was used for numerical discretization and COMSOL software is used. We developed three coupled models: hydrodynamic, electrostatic and electrodynamics models. Hydrodynamic modeling has provided us, for different radii of the tube and flow rates, the 2Drz distribution of the mole fraction of helium which is gradually diluted in the ambient air. This gas mixture is the medium in which the ionization waves propagate. The initial wave front in the vicinity of the outlet tube is the geometric electric field. Electrostatic simulation allowed us to quantify the influence of each parameter of the device on the maximum value of this geometric electric field. An important result of this study is an optimal configuration of the plasma jet device (experimentally validated) allowing us to maximize the length of the jet in order to facilitate the manipulation of the plasma source, or to minimize the magnitude of the voltage applied to the device to significantly reduce the energy cost in the case of a fixed length of the jet. The electro-hydrodynamic simulation of the plasma jet is based on the coupled system formed by the Poisson equation, the equations of particle transport, the electron energy conservation equation, the convecto-diffusive transport equation of helium in ambient air and the Navier-Stokes equation. The required input data in the models as reactions and transport coefficients determined from multi-term Boltzmann equation solution take into account the progressive dilution of He in the air. Each case of simulation of our 2Drz multi-physics model is time consuming calculation (a few days on a Xeon processor) but provide us a lot of valuable information for the optimization of the jet. Some of them are confirmation of "guided streamer " nature of plasma jet, the 2Drz rigorous analysis correlated to reaction kinetics of the different phases of the jet (development, propagation and post-discharge), the determination of its length and velocity profile, the identification of mechanisms leading to its annular shape experimentally observed, the spatial and temporal study of the average electron energy, the local electric field generating the second ionization wave, the electron current and density of the charged and neutral species such as the helium metastable playing a major role in the chemistry of the plasma and atomic oxygen because of its importance in biomedical applications. Good consistencies observed between our results and the experimental measurements are elements of validation of our hydro-electrodynamics model. We also conducted a systematic parametric study to quantify the effect of the voltage and the tube inner radius on the characteristics of the plasma jet. We have finally given, in an annex, our contribution on the physics of the interactions between our jet and micro-organisms

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Orrière, Thomas. "Confinement micrométrique des décharges pulsées nanosecondes dans l'air à pression atmosphérique et effets électro-aérodynamiques." Thesis, Poitiers, 2018. http://www.theses.fr/2018POIT2272/document.

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Abstract:

Les plasmas froids d’air à pression atmosphérique sont très utiles pour un grand nombre d’applications grâce à leur chimie hors-équilibre et leur souplesse d’utilisation. Leur intérêt réside dans la production de certaines espèces réactives ou chargées avec un coût énergétique plus avantageux que la chimie à l’équilibre. L’objectif de cette thèse est de combiner les décharges nanosecondes répétitives pulsées (NRP) avec une géométrie micrométrique. Par cette combinaison, nous souhaitons palier au chauffage excessif des étincelles qui génèrent pourtant des fortes densités d’espèces. Notre étude se concentre en trois points principaux. Dans un premier temps la phase de claquage est étudiée ; c’est pendant cette étape que l’énergie est déposée et que les espèces sont produites. La combinaison des diagnostics électriques et de spectroscopie d’émission optique montrent que l’air est presque complètement dissocié et ionisé. Ensuite, nous nous intéressons à la phase de recombinaison qui conditionne la durée de vie de ces espèces. Les résultats mettent en évidence une réaction à trois corps comme mécanisme de recombinaison principal. Et enfin, le dernier point concerne le transport des espèces vers un substrat conducteur. En lui appliquant une tension, celui-ci nous permet de générer un écoulement de vent ionique provenant de la décharge. L’écoulement est étudié par vélocimétrie d’images de particules et imagerie Schlieren. Ce travail a permis de démontrer la capacité des NRP micro-plasmas dans la production contrôlée d’espèces réactives et chargées, mais aussi dans leur transport vers une surface par panache électro-aérodynamique
Non-thermal plasmas generated in air at atmospheric pressure have numerous potential applications due to their non-equilibrium chemistry and ease of use. Their main advantages lie in the cost-efficient production of reactive and charged species compared to that of equilibrium chemistry. The aim of this thesis is to combine nanosecond repetitively pulsed discharges (NRP) with a microscale geometry. Using this combination, we seek to reduce the excessive heat release of NRP sparks, while nonetheless reaching high densities of reactive species and electrons. This work is comprised of three main parts. Our first goal is to study the breakdown phase, in which energy is deposited and charged species are produced. We employ both electrical characterization and optical emission spectroscopy in order to show that the NRP microplasma fully ionizes and dissociates the gas. The second part consists of the study of the recombination phase, in which the produced species recombine or survive. Results show that three-body recombination can explain the electron lifetime in this phase. Finally, we study the transport of plasma chemical species from the microplasma to a DC-biased conductive plate representing a substrate. By applying a voltage to this third electrode, we drive an electro-thermal plume via an ionic wind from the microplasma to the plate. This flow is investigated mainly by particle image velocimetry as well as Schlieren imaging. This work shows the capability of NRP microplasmas to produce high densities of reactive and charged species and transport them to a surface using an electrohydrodynamic plume

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Delair, Laurent. "Caractérisation de sources plasmas dédiées à la simulation de rentrées atmosphériques et au traitement de polluants : arc soufflé basse pression et décharge de polluants." Rouen, 2004. http://www.theses.fr/2004ROUES052.

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Abstract:

Ce travail de thèse est consacré à l’étude expérimentale de deux sources de plasmes : une torche de configuration originale (deux pieds d’arc anodiques) produisant un plasma d’azote à basse pression, et un arc glissant atmosphérique. Les caractéristiques thermodynamiques du plasma d’azote – densités et températures – sont déduites de l’analyse de son rayonnement par spectroscopie d’émission, depuis sa zone de création jusqu’à sa détente dans la veine d’essai. Des mesures du nombre de Mach sont également réalisées en sortie de torche. L’étude du comportement dynamique de cette source met en évidence l’existence d’une résonance acoustique de la chambre d’arc aux fluctuations de la densité électronique du plasma. L’analyse de l’arc glissant par les mêmes procédés révèle le fort déséquilibre du plasma dans sa zone de création et l’existence de phénomènes d’élargissement anormaux, signature d’une turbulence plasma. L’acquisition simultanée et à haute vitesse de ses caractéristiques électriques et radiatives confirme le scénario habituellement proposé pour sa dynamique : claquage, étirement, extinction. Elle met également en évidence le comportement impulsionnel de cet arc au cours de sa progression entre les électrodes
This work deals with the experimental study of two plasma sources : an original plasma torch (two anodic arc roots) which generates a low pressure nitrogen arcjet, and an atmospheric pressure gliding arc. The thermodynamic characteristics of the nitrogen plasma – densities and temperatures – are deduced from emission spectroscopy analysis, from its creation zone to its expansion zone. Mach number measurements are carried out at the torch exit. The study of the arc(s dynamic behaviour highlights an acoustic resonance frequency inside the arc chamber. The analysis of the gliding arc with emission spectroscopy reveals its non-equilibrium state and some abnormal ionic line broadenings in its creation zone due to plasma turbulence phenomena. Simultaneous high speed acquisitions of electrical signals and light intensity confirm its classical dynamical behaviour : ignition, lengthening, extinction. They also show the impulse behaviour of the arc column as it moves between the electrodes

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Magnier, Pierre. "Etude expérimentale du contrôle d'écoulements aérodynamiques subsoniques par action de plasmas froids surfaciques à pression atmosphérique." Phd thesis, Université d'Orléans, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00264817.

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Abstract:

Le contrôle actif des écoulements aérodynamiques est l'un des enjeux majeurs actuellement en aérodynamique afin de réduire la traînée, augmenter la portance, contrôler les instabilités. Dans ce contexte, l'objet de ce travail est d'utiliser des actionneurs plasmas en caractérisant leurs propriétés physiques et leurs effets sur des écoulements. Deux configurations ont été utilisées : les décharges surfaciques "couronne" et "à barrière diélectrique" (DBD). Des mesures électriques et optiques montrent que ces plasmas sont une succession de micro-décharges. Le "vent ionique" induit par ces actionneurs est instationnaire, de faible vitesse (quelques m/s) et fortement dépendant des configurations géométriques et électriques. Cette propriété mécanique a été utilisée pour modifier la couche limite se développant sur une plaque plane puis sur des profils d'aile. Une succession de DBD a permis de déclencher précocement la transition laminaire-turbulente de la couche limite. Les décollements de bord d'attaque de l'écoulement de profils ont été retardés voire supprimés. Enfin, de nouveaux types d'actionneurs sont développés : une DBD alimentée par une haute tension impulsionnelle et des jets de plasmas perpendiculaires à la paroi.

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Abahazem, Alyen. "Etudes expérimentales des décharges couronne pour la dépollution des gaz." Toulouse 3, 2009. http://thesesups.ups-tlse.fr/716/.

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Abstract:

Le but de ce travail est d'étudier les caractéristiques électrique et optique des décharges couronne afin de mieux comprendre leurs propriétés en fonction des divers paramètres opératoires et d'avoir les éléments de validation expérimentale des modèles utilisés pour optimiser ces sources d'espèces actives pour les applications environnementales. Ce travail consiste à réaliser l'étude expérimentale de la décharge couronne en polarité positive, en géométrie pointe-plan dans l'air et l'azote à la pression atmosphérique, en tension continue puis impulsionnelle. L'analyse électrique des décharges couronne est effectuée en fonction de plusieurs paramètres (distance inter-électrodes, tension appliquée, fréquence et largeur d'impulsion de la tension) dans l'air puis dans l'azote. L'analyse de la morphologie de la décharge a été effectuée par imagerie ICCD. Les spectres d'émission dans le visible ont été analysés dans les deux régimes de tension dans l'air et en régime de tension impulsionnelle dans l'azote. Des analyses comparatives entre les caractéristiques électriques ont été effectuées entre les régimes continu et impulsionnel dans l'air puis entre les décharges couronne impulsionnelle dans l'air et l'azote. Les différences entre les spectres d'émission de l'air et de l'azote ont été analysées en soulignant la présence des émissions NOgamma uniquement dans le cas de l'azote et non dans l'air à cause de quenching des NOgamma par les molécules d'oxygène. Un nouveau réacteur de laboratoire multipointes-plan en régime impulsionnel, a été mis en place. Les études électriques et par imagerie ont été effectuées en faisant varier le nombre de pointes, la distance inter-électrodes et la tension
The aim of this work is to study the electrical and optical characteristics of corona discharges in order to better understand their properties as a function of various operating parameters and to have the elements of experimental validation of models used to optimize these sources of active species for environmental applications. This work consists to make an experimental study of corona discharge in positive polarity, in point-to-plane geometry in air and nitrogen at atmospheric pressure, in both cases DC and pulsed voltage. The electrical analysis of corona discharge is carried out as a function of several parameters (inter-electrode distance, applied voltage, frequency and pulse width of voltage) in air and then in nitrogen. The morphology analysis of the discharge was conducted by ICCD camera. The emission spectra in the visible range were analyzed for DC and pulsed voltages in the case of air and then for the pulsed voltage in the case of the nitrogen. A comparative analyses between the electrical characteristics were made between DC and pulsed voltages in air and then between air and nitrogen corona discharges for pulsed voltage. The differences between the emission spectra of air and nitrogen have been analyzed with an emphasis on the presence of NOgamma emissions only in the case of the nitrogen and their absence in the case of air is due to the quenching of NOgamma by oxygen molecules. A new laboratory reactor multi points-plane has been implemented. Electrical and imagery analyses were performed by varying the number of points, the inter-electrode distance and the applied voltage

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Maechler, Louison. "Dépôts de films organosiliciés réalisés par décharge à barrière diélectrique homogène à la pression atmosphérique : application aux films multicouches." Toulouse 3, 2010. http://thesesups.ups-tlse.fr/1070/.

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Abstract:

L'objectif de ce travail est de mieux comprendre les procédés de dépôt de couches minces par plasma à la pression atmosphérique, à travers la synthèse de matériaux organiques et inorganiques et ce à partir de deux décharges : la décharge de Townsend à la pression atmosphérique (DTPA) dans l'azote, et la décharge luminescente à la pression atmosphérique (DLPA) dans l'hélium. Dans les deux cas, le précurseur de dépôt utilisé est l'hexamethyldisiloxane (HMDSO) et l'espèce oxydante, le protoxyde d'azote (N2O). La démarche employée consiste, dans un premier temps, à déterminer les propriétés chimiques et structurales des couches obtenues. Puis une discussion est proposée sur les mécanismes réactionnels en phase gaz susceptibles d'expliquer les films déposés. Pour finir, le potentiel applicatif des dépôts obtenus à pression atmosphérique est mis en avant à travers la réalisation de multicouches aux propriétés barrières aux gaz puis de multicouches rigides aux propriétés antibuées
The aim of this work is to better understand deposition processes of thin films using an atmospheric pressure cold plasma, through the synthesis of organic and inorganic materials. Two discharges are used: the Atmospheric Pressure Townsend Discharge (APTD) in nitrogen and the Atmospheric Pressure Glow Discharge (APTD) in helium. In both cases, the precursor used is hexamethyldisiloxane (HMDSO) and the oxidizing gas is nitrous oxide (N2O). The approach consists in firstly determining the chemical and structural properties of films obtained with or without oxidant gas. After this step, a discussion is proposed on the gas-phase reaction mechanisms that may explain the obtained deposits. Finally, this work highlights some possible applications of these deposits obtained at atmospheric pressure through the realization of gas barrier multilayers and of rigid multilayers with antifog properties

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Gazeli, Kristaq. "Étude expérimentale de micro-plasmas froids à la pression atmosphérique générés par des hautes tensions de formes différentes." Thesis, Pau, 2015. http://www.theses.fr/2015PAUU3019/document.

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Abstract:

Cette thèse porte sur l'étude de micro-plasmas froids à la pression atmosphérique générés à partir de différents réacteurs des configurations basées sur le principe des Décharges à Barrière Diélectrique (DBD) et alimentés par des générateurs de tension impulsionnelle et sinusoïdale. Les plasmas sont formés dans des gaz nobles tels que l'hélium et l'argon (gaz vecteurs), et également dans des mélanges réalisés avec des gaz moléculaires tels que l'azote et l'oxygène afin de produire des Espèces Réactives de l’Azote et de l’Oxygène (ERA, ERO). La (ré)activité chimique du plasma est ainsi supposée être accrue, permettant le traitement de matériaux inertes ou vivants pour diverses applications (fonctionnalisation de surfaces, inactivation de cellules, régénération de tissus vivants, etc.). La caractérisation des plasmas étudiés est réalisée en enregistrant les aspects électriques et optiques en fonction des paramètres élémentaires, comme l’amplitude et la fréquence de la tension, le débit du gaz, la configuration des électrodes, et le rapport cyclique dans le cas du régime pulsé. Ainsi, la (ré)activité chimique des plasmas est évaluée tandis que au même temps les mécanismes de la génération des plasmas et les façons de l’optimisation de la chimie sont dévoilées. Finalement, nous examinons l'efficacité du plasma dans le domaine biomédical en traitant divers systèmes biologiques (bactéries, liposomes, cellules) sans effets thermiques
The present PhD thesis is devoted to the study of atmospheric pressure cold micro-plasmas produced in different Dielectric Barrier Discharge (DBD) reactors which are driven by pulsed or sinusoidal high voltages. Noble gases such as helium and argon are used as carrier gases, whereas admixtures with nitrogen and oxygen are studied as well. The formation of Reactive Nitrogen and Oxygen Species (RNS, ROS) is thus achieved, and the possibility of improving the chemical (re)activity of the plasmas is demonstrated. This is of interest in the treatment of inert or living materials (e.g. surface functionalization, cell inactivation, living tissue regeneration, etc.). Plasmas are characterized by recording electrical and optical features as a function of principal operational parameters, including voltage amplitude and frequency, gas flow rate, electrode configuration, and voltage duty cycle in the case of pulsed waveform. The physico-chemical (re)activity of the plasmas is thus evaluated, while at the same time mechanisms on the plasma generation and paths for chemistry optimization are unveiled. Finally, the efficiency of the plasma in relation to biomedical applications is tested by treating different biological systems (bacteria, liposomes, cells) while preventing any thermal effect

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Girard, Fanny. "Analyse physico-chimique de milieux liquides d’intérêt biologique exposés à des plasmas froids produits à pression atmosphérique et température ambiante." Thesis, Pau, 2017. http://www.theses.fr/2017PAUU3025/document.

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Abstract:

Les plasmas froids sont des gaz partiellement ionisés, très riches d’un point de vue physico-chimique. Cette propriété se retrouve dans des plasmas froids aujourd’hui générés à pression atmosphérique et température ambiante et a été mise à profit depuis une quinzaine d’années environ pour des applications biomédicales (hématologie, dermatologie, cancérologie, odontologie etc…). L’efficacité de ces plasmas froids dans le domaine de la médecine a été prouvée par de nombreuses études. Cependant, les phénomènes biologiques mis en jeu ne sont pas encore bien compris, et il primordial de savoir quels pourraient être les éventuels effets secondaires indésirables de ces milieux ionisés réactifs. Le premier niveau d’interaction des plasmas avec le vivant est celui avec les milieux liquides, qui sont présents en surface des tissus, des cellules in vivo ou en culture. Depuis une décennie, une attention particulière a donc été portée aux interactions des plasmas avec les liquides, pour apporter un niveau de compréhension supplémentaire. La compréhension de ces interactions a constitué l’axe de ce travail. Différents réacteurs à plasmas froids (générés à pression atmosphérique et température ambiante) ont été développés, notamment afin de contrôler les interactions du plasma avec l’air ambiant qui peuvent être problématiques pour les applications visées. La nature du gaz servant à initier le plasma a été modifiée, pour connaître son influence sur la réactivité chimique de la phase gaz. Pour cela, des mesures de spectroscopie d’émission optique (SEO) ont été nécessaires. Par ailleurs, de nouveaux capteurs électrochimiques et des approches méthodologiques ont été développés pour identifier et quantifier les espèces réactives de l’oxygène et de l’azote (RONS) produites dans des milieux liquides physiologiques, exposés à ces gaz ionisés. Les analyses électrochimiques ont été combinées à de la spectroscopie d’absorption UV-visible ainsi qu’à d’autres méthodes de chimie (pH-métrie/conductimétrie). Un des objectifs visés est d’établir une corrélation entre les espèces réactives générées dans la phase gaz et dans la phase liquide. Enfin, des expérimentations nous ont permis d’analyser la production des RONS dans des liquides in situ en temps réel. Les mesures de SEO montrent qu’il existe de nombreuses espèces chimiques excitées au sein des différents plasmas (NO°, HO°, O, N2+ (FNS) etc…). Les analyses de la phase liquide ont révélé la présence d’espèces stables de l’oxygène et de l’azote (H2O2, NO2-, NO3-), directement reliées aux espèces détectées dans les plasmas. De plus, les diverses méthodologies d’analyse chimique mises en place ont permis la détection et la quantification de RONS tels que l’anion peroxynitrite ONOO-. L’ensemble des résultats obtenus devrait permettre d’appréhender de façon plus fine les effets induits par différents plasmas froids dans des milieux liquides physiologiques afin d’établir un lien avec les études menées sur des cellules en culture et sur la peau dans le cadre d’un programme de recherche financé par l’ANR, Agence Nationale de la recherche
Cold plasmas are partially ionized gases, very rich in a physico-chemical point of view. This property characterizes cold plasmas today generated at atmospheric pressure and ambient temperature and was used since about fifteen years approximately for biomedical applications (haematology, dermatology, cancer research, odontology etc.). The efficiency of these cold plasmas in the field of the medicine was proved by numerous studies. However, the involved biological phenomena are not still well included, and it is essential to know what could be the possible unwanted side effects of these reactive ionized gases. The first level of interaction of plasmas with living matter is the one with the liquid phase, which is present on the tissue surface, in vivo cells or in culture. For a decade, a particular attention was thus worn in the interactions of plasmas with liquids, to bring a level of additional understanding. The understanding of these interactions constituted the axis of this work. Various cold plasmas reactors (generated at atmospheric pressure and ambient temperature) were developed, in order to control the interactions of these plasmas with the ambient air which can be problematic for the aimed applications. The nature of the gas used to initiate the plasma was modified, to know its influence on the chemical reactivity of the gas phase. For that purpose, measurements of optical emissive spectroscopy (OES) were necessary. Besides, new electrochemical sensors and methodological approaches were developed in order to identify and quantify the reactive nitrogen and oxygen (RONS) produced in physiological liquid media, exposed to these ionized gases. The electrochemical analyses were combined UV-visible absorption spectroscopy as well as other methods of chemistry (pH-metry/conductimetry). One of the aimed objectives is to establish a correlation between the reactive species generated in the gas phase and in the liquid phase. Finally, experiments allowed us to analyze the production of RONS in liquids in situ and in real time. OES measurements showed that there are numerous chemical species generated in various plasmas (NO°, HO°, O, N2+ (FNS) etc.). The analyses of the liquid phase revealed the presence of stable oxygen and nitrogen species (H2O2, NO2-, NO3-), directly correlated with the species detected in plasmas. Furthermore, the diverse methodologies of chemical analysis allowed the detection and quantification of RONS such as the peroxynitrite anion ONOO-. The obtained results should allow to arrest in a finer way the effects led by various cold plasmas in physiological liquid media to establish links with the studies led on cultured cells and on skin within the framework of a research program financed by the ANR, National Agency of the Research

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Quinio, Géraldine. "Modélisation numérique de la génération d’un plasma d’air dans un écoulement aérodynamique." Toulouse, INSA, 2005. http://eprint.insa-toulouse.fr/archive/00000445/.

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Abstract:

Afin de diminuer la signature radar d'une entrée d'air d'aéronef, un dispositif envisagé consiste en l'ionisation partielle de l'air au niveau de l'entrée d'air. L'objectif de la thèse est de développer des modèles mathématiques et numériques permettant de mieux appréhender les principaux mécanismes physiques intervenant dans la génération d'un plasma d'air à pression atmosphérique soumis à un vent. Une analyse asymptotique d'un modèle 0D de cinétique de création d'un plasma d'air dans un écoulement a été effectuée. Le maintien du plasma repose sur la présence des métastables: permettant de détacher des électrons d'ions négatifs et sur la vitesse de l'écoulement porteur. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés au dispositif des décharges capillaires générant une décharge homogène dans l'air à pression atmosphérique. Un modèle 0D a été conçu afm de comprendre les principaux mécanismes physiques intervenant dans l'initiation de la décharge. Les simulations numériques ont montré l'importance des phénomènes aux parois. Enfin, une dernière partie est consacrée à l'élaboration et à l'étude d'un modèle numérique bidimensionnel d'une décharge continue Pointe Négative Plan dans une entrée d'air. Le modèle est constitué d'un système d'équations non-linéaires de convection/diffusion/réactions couplées à l'équation de Poisson. Le courant induit par la circulation du plasma dans le circuit extérieur est relié au potentiel par une équation différentielle ordinaire en temps. Les simulations numériques montrent que lorsque le vent devient important, la formation périodique de canaux plasmiques dérivant ensuite le long de l'écoulement porteur est observée
Order to reduce the flash points in air intake of aircraft, a considered deviee consists in the partial ionisation of the air around the air intake. The aim of the thesis is to develop mathematical and numerical models in order to apprehend the main physical mechanisms which occur in the generation of air plasmas at atmospheric pressure in air flows. An asymptotic analysis of simple ionization kinetics of air flows at atmospheric pressure is first proposed. The existence of the plasma depends on the value of the flow velocity relative to a threshold value and on the existence of metastables which detach electrons from negative ions. Secondly, we were interested in the modelling of capillary discharges which allows the genera tion of a homogeneo us discharge in air at atmospheric pressure. A OD model has been made in order to understand the main physical mechanisms occurring in the discharge initiation. The numerical simulations shows the wall phenomena take an important place in the operation of the discharge. Lastly, a 2D model is developed to model a negative tip/plane corona discharge in air flows. The mode! consists of a system of non-linear convection/diffusion /reaction equations coupled with the Poisson equation. The current induced by the plasma circulation in the extemal circuit is Iinked with the potential through an ordinary differential equation in time. The numerical simulations show that when the flow velocity becomes important, a periodical formation of plasma channels carrying away by the air flow is observed

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Profili, Jacopo. "Dépôt de couches minces nanocomposites par nébulisation d'une suspension colloïdale dans une décharge de Townsend à la pression atmosphérique." Thesis, Toulouse 3, 2016. http://www.theses.fr/2016TOU30131/document.

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Abstract:

Ce travail de thèse porte sur le développement de nouvelles couches minces nanocomposites par plasma froid à la pression atmosphérique. L'objectif principal est d'améliorer la compréhension des mécanismes physico-chimiques régissant ce procédé de synthèse. La stratégie adoptée est basée sur l'injection via un aérosol d'une suspension colloïdale de nanoparticules d'oxyde métallique dans une décharge à barrière diélectrique opérant en atmosphère d'azote (décharge de Townsend). Dans un premier temps, la synthèse est réalisée de manière séquentielle, la fabrication d'une matrice inorganique de silice (SiO2) étant séparée du dépôt des nanoparticules (TiO2). Ensuite, les couches nanocomposites sont obtenues par un procédé en une seule étape à travers l'injection simultanée dans la décharge des nanoparticules et d'un précurseur polymérisable organosiliciée (HMDSO). Les travaux présentés dans ce manuscrit se divisent en quatre grandes parties : tout d'abord le procédé de fabrication des nanoparticules est présenté, et une étude de leur dispersion dans divers solvants chimiques est réalisée. Puis la deuxième partie s'intéresse à l'étape de nébulisation de la suspension colloïdale, à l'analyse des distributions de taille des objets injectés et à l'étude de leur transport sans plasma. En particulier, une étude de l'influence des principales forces agissant sur leur transport est réalisée. Ces résultats permettent ensuite d'évaluer l'impact de la décharge sur le transport, et sur la réalisation des couches minces nanocomposites. Finalement, l'analyse des propriétés obtenues pour ces couches minces sur des substrats de bois est présentée dans une dernière partie
This PhD work is focused on the development of a new generation of nanocomposite thin films using cold plasma at atmospheric pressure. The main objective is to improve the understanding of the mechanisms involved in this process.The strategy is based on the injection of a metal oxide nanoparticles suspension in a dielectric barrier discharge operating in nitrogen (Townsend discharge). At first, the nanocomposite thin film is deposited sequentially: the fabrication of the inorganic matrix of silica (SiO2) is separated from the collection of the nanoparticles (TiO2). Then, the nanocomposite layers are obtained by a one-step process using a direct injection inside the discharge of nanoparticles dispersed in a polymerizable organosilicon precursor (HMDSO). This manuscript is divided into four major parts: first, the synthesis of the nanoparticles and the study of their dispersion in different solvents are presented. Then, in the second part we focus on the atomization of the colloidal suspension, on the analysis of the size distributions of the injected objects and on the study of their transport towards the discharge area. These results are then used to assess the influence of the discharge on the transport and the quality of deposited nanocomposite thin films. Finally, the thin films properties are investigated when depositing on wood substrates

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Lecoq, Elodie. "Traitement préventif antifongique du pin maritime par post-décharge DBD à la pression atmosphérique et étude de l'action directe des post-décharges sur les champignons de bleuissement du bois." Pau, 2009. http://www.theses.fr/2009PAUU3034.

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Abstract:

Ce travail a consisté à étudier les potentialités d’un traitement par plasma froid pour des applications antifongiques préventives et curatives du pin maritime. Les traitements sont réalisés par exposition des échantillons à des post-décharges, issues de réacteurs de Décharge à Barrière Diélectrique (DBD). Pour l’aspect préventif, l’objectif a été de définir si un traitement du pin maritime par post-décharge DBD pouvait être utilisé pour pallier les problèmes de lessivabilité des produits antifongiques rencontré au cours des traitements par trempage. Une molécule antifongique contenant un groupement réactif et un ammonium quaternaire a été synthétisée. Celle-ci peut être fixée sur le bois par liaison covalente et ainsi résister au lessivage. Il a été montré que le traitement par post-décharge permettait d’améliorer la cinétique de la réaction de greffage de cette molécule sur le bois par rapport à un traitement par simple chauffage. Une fixation de cette molécule assistée par post-décharge permet donc de protéger le bois de façon durable contre les attaques par les champignons de bleuissement. Pour l’aspect curatif, l’effet direct des post-décharges sur les spores de champignons a été étudié. Il a été montré que l’exposition aux post-décharges de spores d’Aureobasidium pullulans, Ceratocystis sp. , Penicillium sp. Et Gliocladium sp. Pouvait conduire à une excellente inhibition de leur croissance, et ce pour des temps de traitement inférieurs à 10 minutes. Ainsi, les travaux de thèse ont permis de montrer que les traitements par post-décharge DBD présentaient des potentialités dans le domaine du bois, pour des applications antifongiques préventives ou curatives
The aim of this work was to study the potentialities of cold plasma treatments for preventive and curative fungicidal applications on Pinus Pinaster. Treatments were realized by exposing samples to afterglows, generated in Dielectric Barrier Discharge (DBD) reactors. For preventive application, the aim is to define if DBD afterglow treatment could be used to avoid leachability of fungicidal products used in wood industry. A fungicidal molecule containing a reactive group and a quaternary ammonium was synthesized. It can be fixed on wood by a covalent bond and its leaching can that way be avoided. It was shown that an afterglow treatment could improve the kinetics of grafting reaction in comparison with treatment by heating. An afterglow assisted fixation of this molecule on wood can consequently protect it durably against blue-stain fungi attacks. For Curative application, direct effect of afterglows on fungi spores was studied. It was shown that afterglow exposure of Aureabasidium pullulans, Ceratocystis Sp. , Penicillium Sp. And Gliocladium Sp. Spores could lead to a quasi-total inhibition of their growth, even for less than 10 minutes treatment duration. Consequently, this PhD work has shown that DBD afterglow treatments could provide solutions in wood industry, for fungicidal preventive and curative applications

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Olivier, Sébastien. "Réalisation d'un dépôt photocatalytique de dioxyde de titane à basse température avec une torche plasma à la pression atmosphérique." Thesis, Université de Lorraine, 2014. http://www.theses.fr/2014LORR0007/document.

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Abstract:

L'objet de cette thèse traite du dépôt de couches minces photocatalytiques de dioxyde de titane par l'utilisation d'un dispositif plasma à la pression atmosphérique. Le dispositif industriel utilisé permet le traitement du substrat en post-décharge à basse température. L'objectif à terme est le développement d'un procédé de dépôt en vue de recouvrir des pièces 3D thermosensibles d'un revêtement autonettoyant à moindre coût. Après avoir mis en évidence les bonnes propriétés photocatalytiques des dépôts effectués dans le cadre de cette thèse, le présent travail s'est focalisé sur la compréhension des mécanismes responsables cette photocatalycité. Pour ce faire, trois séries de dépôts correspondant à trois températures de substrat différentes ont été étudiées selon leur composition chimique, leurs mécanismes de croissance et leur cristallinité. Il ressort de cette étude que la photoactivité des dépôts est essentiellement le fait de leur importante surface spécifique ; la cristallinité, bien que présente à haute température de substrat, semblant avoir une influence moindre. Cette surface spécifique est quant à elle due à la croissance d'agglomérats, dont l'adhésion au dépôt diminue avec leur taille. Formés en phase gaz dans des boucles de recirculation, ceux-ci semblent se développer du fait de multiples phénomènes : croissance CVD à leur surface, « agglomération de surface » et « redépôt ». Aussi, il apparait qu'à débit de précurseur donné, leur nombre et leur taille sont deux facteurs intimement liés. Ainsi, en vue de l'optimisation du procédé de dépôt, la maîtrise de leur formation est nécessaire. Celle-ci passe par la diminution du débit de précurseur, de la puissance incidente et de l'ensemble des débits de gaz, telles sont les perspectives principales de ce travail
This PhD work deals with the deposition of photocatalytic thin films of titanium dioxide at low temperature in the post-discharge of an atmospheric pressure plasma process. The main objective is the development of a low cost route for the deposition of self-cleaning coatings on 3D thermosensitive substrates. The deposited coatings present good photocatalytic properties which origin is firstly investigated. The elemental composition, the growth mechanisms and the crystallinity of three series of coatings corresponding to three different deposition temperatures are studied. The high specific surface of the coatings, due to the growth of agglomerates, appears to be the main parameter responsible for such photocatalytic properties. But these agglomerates are also responsible for the poor mechanical properties of the coatings as their adhesion decreases with their size. These agglomerates are formed in gas phase in recirculation loops and develop through multiple phenomena: CVD growth, agglomeration at the surface of the coating and redeposition due to the influence of the post-discharge on the surface of the coating. Moreover, at a given precursor flow rate, their number and their size are interlocked. Thus, with the aim of optimizing the deposition process, the control of the formation of such structures through the decrease of the precursor flow rate, the power input and the gas flows are mandatory and are a perspective of this PhD work

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Chicheportiche, Alexandre. "Données de base des ions atomiques et moléculaires de l'hélium et de l'argon pour l'optimisation des jets de plasmas froids utilisés dans le domaine biomédical." Toulouse 3, 2014. http://thesesups.ups-tlse.fr/2437/.

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Abstract:

L'utilisation des jets de plasmas froids à pression atmosphérique (PA) pour des applications biomédicales est un sujet de recherche relativement nouveau, et en plein essor. De nombreuses espèces actives (photons, radicaux, particules chargées, champ électrique etc. ) sont produites par ces dispositifs et sont à l'origine des effets biologiques observés. Un des défis principaux est alors de pouvoir en contrôler la production. Pour cela, des modèles physico-chimiques ont été développés mais requièrent, en données d'entrée, les coefficients de transport, souvent indisponibles dans la littérature, des ions affectant la cinétique du jet de plasma. Ce travail de thèse se concentre sur les jets de plasma à base d'hélium ou d'argon. Ainsi, les coefficients de transport des ions He+ et He2+ ainsi que Ar+ et Ar2+ ont été calculés dans leur gaz parent. La nouveauté concerne les ions moléculaires (He2+ et Ar2+), déterminant dans la dynamique des jets car très majoritairement présents à la PA. Les coefficients de transport sont intimement liés aux sections efficaces de collision et donc aux courbes de potentiel d'interaction ion-neutre. Pour le système d'interaction He+/He, une méthode quantique 1D sans approximation a été utilisée pour le calcul des sections efficaces de collision puis, une simulation Monte Carlo a permis d'obtenir les coefficients de transport dans les barres d'erreur expérimentale. Par contre, pour les ions moléculaires He2+, deux méthodes de calcul ont été utilisées : une méthode quantique 1D et une méthode, qualifiée d'hybride, associant formulations classique et quantique. Un compromis entre les deux méthodes a finalement permis d'obtenir des mobilités réduites avec un écart relatif moyen de 5% par rapport aux mesures, puis de les étendre aux champs élevés. Les coefficients de diffusion et les constantes de réaction, non-disponibles dans la littérature, ont également été calculés. Pour les jets de plasmas à base d'argon, les coefficients de transport des ions atomiques à l'état fondamental 2P3/2 et métastable 2P1/2 ont été calculés, à l'aide des sections efficaces quantiques, jusqu'à 1500 Td (1 Td = 10-17 V. Cm²) avec un écart relatif moyen inférieur à 0. 2% par rapport aux mesures. Enfin, pour les ions Ar2+, la méthode hybride a permis d'obtenir les sections efficaces de collision menant à des mobilités réduites avec un écart relatif moyen de 2% par rapport aux mesures et de calculer les coefficients de diffusion et constantes de réaction
The use of cold plasma jets at atmospheric pressure (AP) for biomedical applications is a hot research topic. Such devices produce many active species (photons, radicals, charged particles, electric field, etc. ) very useful for biomedical applications. The challenge for the plasma physics community is to tune such plasma devices to abundantly or selectively produce actives species beforehand identified for their biological effects. To reach this goal, physicochemical models have been developed but require, in input data, the transport coefficients (not always available in the literature) of ions affecting the kinetics of the plasma jet. In this thesis work we are interested in helium or argon plasma jets. Thus, transport coefficients of He+ and He2+ ions as Ar+ and Ar2+ ions have been calculated in their parent gas. The originality of the work concerns the molecular ions (He2+ and Ar2+) which play the main role in the plasma jet dynamics since they are overwhelmingly present at the AP. The transport coefficients are closely related to the collision cross sections and then to the ion-neutral interaction potential curves. For the He+/He interaction system, a 1D quantum method without approximation has been used for the collision cross section calculation and an optimized Monte Carlo code allowed us to obtained the transport coefficients in the experimental error bars. On the other side, for the molecular ions He2+, two calculation methods have been considered: a 1D quantum method and a hybrid method mixing classical and quantum formulations. A compromise between these two methods finally allowed us to obtain reduced mobilities with a mean relative deviation from experiments of 5% and to expand the latter to higher electric fields. Diffusion coefficients and reaction rates, not available in the literature, have been also calculated. For the argon plasma jet, the transport coefficients for atomic ions in the ground 2P3/2 state and metastable 2P1/2 state have been obtained, using quantum collision cross sections, up to 1500 Td (1 Td = 10-17 V. Cm²) with a mean relative deviation from measurements below 0. 2%. Finally, for Ar2+ ions, the hybrid method allowed us to obtain reduced mobilities with a mean relative deviation of 2% from experiments and to calculate the diffusion coefficients and reaction rates not available in the literature

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Hamidi, Assia. "Développement d’un chargeur à décharge couronne pour la mesure à 10 Hz de la concentration d’un aérosol atmosphérique." Thesis, Paris 11, 2014. http://www.theses.fr/2014PA112399.

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Abstract:

Le but est de développer un chargeur d’aérosols submicroniques à décharge couronne pour la mesure de concentration atmosphérique (10^3-10^5 cm^-3) avec un temps de réponse de 100 ms.Deux sources d’ions, pointe-Trou et fil-Fente ont été caractérisées. L’augmentation du flux d’ions extrait en post-Décharge par confinement EHD des ions tant dans l’espace inter-Électrodes que dans l’extracteur a été mis en évidence.L’étude expérimentale de deux configurations de mélange, concentrique et face-À-Face, a d’abord permis de confirmer la loi de charge des aérosols par diffusion d’ions qui dépend du diamètre des particules et du produit Ni.t, avec Ni, la densité d’ions et t, le temps de charge. L’originalité de ce chargeur repose sur l’hétérogénéité des densités d’ions unipolaires (Ni0>10^9cm^-3) requises pour compenser le temps de charge inférieur à 50 ms. Dans ces conditions hétérogènes, nous avons montré que la taille et la dynamique de charge qui en dépend, contrôlent la trajectoire de l’aérosol.Les différents chargeurs ont ensuite été comparés selon les conditions de fonctionnement, principalement en termes de charge maximale et pertes minimales. Dans le chargeur retenu (source d’ions pointe-Trou et mélange concentrique), les relations charge/mobilité et les pertes en fonction du diamètre d’aérosol ont ensuite été caractérisées. Nous avons montré la linéarité du courant de particules chargées avec la concentration qui permet l’inversion de données. Le système préliminaire de mesure comprend le chargeur, le séparateur et la mesure du courant répond aux objectifs de l’étude en termes de limite de détection en concentration (<10^3 cm^-3) et de temps de réponse (< 100 ms). Nous avons donc démontré la faisabilité d’un système de mesure de concentration d’aérosol atmosphérique à 10 Hz, a l’aide d’un chargeur à décharge couronne, sous réserve d’améliorer le pouvoir de séparation. En outre, aux vues des pertes d’aérosol négligeables et de l’abaissement de la limite de charge partielle, le chargeur développé est compatible avec d’autres applications
The goal is to develop an aerosol charger based on a corona discharge for atmospheric concentration measurements (10^3-10^5 cm^-3) within a response time of 100 ms.Two ion sources, point-To-Hole and wire-To-Slit have been characterized. The increase of the ion flow in the post-Discharge by EHD ion confinement in both the discharge gap and the hole has been shown.At first, using an experimental survey driven in two mixing configurations, concentric and face-To-Face, we have confirmed the aerosol diffusion charging law which depends on aerosol diameter and Ni.t product, with Ni, the ions concentration and t, the charging time. Thus, the originality of this charger relies on the very high heterogeneity of unipolar ion densities (Ni0 >10^9 cm^-3) required to compensate the charging time of 50 ms. In these conditions, we have shown that aerosol diameter and the charging dynamic (which depends also on the diameter) control the aerosol trajectory.The chargers have, next, been compared in different operating conditions, mainly in terms of the maximal charging and the minimal losses. In the chosen charger (point-To-Hole ion source and concentric mixing), the relations charge/mobility and losses according to diameter have been characterized. We have also shown the linearity of the charged particles current with the aerosol concentration which allows the current-Concentration data inversionThe preliminary measurement system composed by the charger, the separator and the particle current measurements, satisfies the objectives of the study in terms of the concentration detection limit (10^3 cm^-3) and the response time (100 ms). We have thus shown the feasibility of an atmospheric aerosol concentration measurement system at 10 Hz using a corona discharge charger provided that the separation power is improved. Furthermore, knowing that aerosol losses are negligible and the lower limit of the partial charging, the developed charger is adaptable with other applications

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Faider, Wilfrid. "Traitement de l’acétaldéhyde par décharges électriques impulsionnelles dans les mélanges de gaz atmosphériques : cinétique et efficacité énergétique." Thesis, Paris 11, 2013. http://www.theses.fr/2013PA112023/document.

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Abstract:

Cette thèse a pour objet l’analyse de la cinétique de la conversion de l’acétaldéhyde, CH₃CHO, à des concentrations initiales inférieures ou égale à 5000 ppm dans un mélange de gaz à base d’azote et contenant jusqu’à 20% d’oxygène, à température ambiante. L’étude a été réalisée en utilisant trois réacteurs mettant en œuvre des décharges de qualités spatiales différentes. Il s’agit d’un réacteur (UV510) à décharge pré-ionisée (photo-déclenchée) par rayonnement UV produisant un plasma homogène, et de deux réacteurs à décharge à barrière diélectrique (DBD), de géométrie plane (plan-plan) et de géométrie cylindrique (tige-tube) alimentés par impulsion HT et produisant des plasmas non homogènes à faible (plan) ou forte (cylindre) filamentation ; un diagnostic d’imagerie rapide (ns) de la DBD de géométrie plane montre que le plasma peut être considéré quasi-homogène. En s’appuyant sur une modélisation 0D auto-cohérente de la décharge photo-déclenchée, l’étude de la cinétique du mélange N₂/CH₃CHO montre l’importance des états métastables de la molécule d’azote, triplet A³Σu⁺, et singlets (groupe a' ¹∑⁻u, a ¹∏g, et w ¹Δu) dans la dissociation de l’acétaldéhyde. Un coefficient minimum de 6.5×10⁻¹¹ cm³.s⁻¹ est estimé pour le quenching des singlets par l’acétaldéhyde. Le coefficient du triplet est estimé entre 4.2×10⁻¹¹ cm³.s⁻¹ et 6.5×10⁻¹¹ cm³.s⁻¹. Cette dissociation produit des radicaux (CH₃, CH₃CO, HCO, H, O) et des molécules (CH₄, CH₂CO, C₂H₄, C₂H₂, H₂, CO). Ainsi les sous-produits majoritaires mesurés à la fin de la post décharge temporelle sont le méthane, le dihydrogène, le monoxyde de carbone et l’éthane. Les minoritaires sont l’acétylène, l’éthène, l’acétone et l’acétonitrile. Dans les mélanges contenant de l’oxygène, l’importance de la dissociation de CH₃CHO par quenching des états métastables de N₂ diminue au profit des processus d’oxydation par le radical hydroxyle, OH, et l’oxygène atomique, O (³P). La mesure résolue en temps du radical OH dans la post-décharge du réacteur UV510 montre une très forte réactivité de ce radical avec les sous-produits de conversion de l’acétaldéhyde. Une densité maximum de OH égale à 3.5×10¹⁴ cm⁻³ a été mesurée pour 10 % d’oxygène et 5000 ppm d’acétaldéhyde. Le schéma cinétique adopté pour ces mélanges donne, par la modélisation auto-cohérente, une valeur de densité plus élevée. Toutefois, la conversion de l’acétaldéhyde dans N₂/O₂/CH₃CHO est bien expliquée par le modèle, de même que les concentrations produites de méthane et d’éthane. Enfin, la comparaison de l’efficacité énergétique des trois réacteurs étudiés montre que l’homogénéité de la décharge favorise, pour des milieux pauvres en oxygène (moins de 2 %), la conversion de l’acétaldéhyde
The present study deals with the kinetics analysis of acetaldehyde (CH₃CHO) conversion in electrical discharges with different spatial qualities et at room temperature. Acetaldehyde concentrations up to 5000 ppm in nitrogen-based gas mixture containing up to 20% of oxygen have been investigated. Three different plasma reactors were used: an UV510 reactor producing a homogeneous plasma thanks to a pre-ionization by UV radiation (photo-triggered), a plane-to-plane and a rod-tube dielectric barrier discharges (DBDs) reactors, In both DBDs reactors discharges were driven by high voltage pulses allowing the production of weakly inhomogeneous plasma in the plane geometry and highly filamentary discharges in the cylindrical one. A high speed imaging diagnostic (ns range) of the plane-to-plane DBD shows that the plasma can be considered quasi-homogeneous. Based on a self-consistent 0D model, the kinetics study of the N₂/CH₃CHO mixture conversion in the photo-triggered discharge shows the importance of nitrogen molecule metastable states , i.e. the triplet A³Σu⁺ and the singlets group a' ¹∑⁻u, a ¹∏g, et w ¹Δu, in the acetaldehyde dissociation process. A minimum coefficient of 6.5×10⁻¹¹ cm³.s⁻¹ has been estimated for the quenching of N₂ singlets state by acetaldehyde. For the triplet states quenching the coefficient of has been evaluated between 4.2×10⁻¹¹ cm³.s⁻¹ and 6.5×10⁻¹¹ cm³.s⁻¹. This dissociation process produces radicals as CH₃, CH₃CO, HCO, H, O, and molecules like CH₄, CH₂CO, C₂H₄, C₂H₂, H₂, CO. Thus, the major by-products detected at the end of the post-discharge time are methane, hydrogen, carbon monoxide and ethane; smaller amounts of acetylene, ethene, acetone and acetonitrile were also detected. In containing oxygen mixtures, the importance of the CH3CHO dissociation processes due to N₂ metastable states quenching of decreases in favor of oxidation processes promoted by the hydroxyl radical, OH, and atomic oxygen, O (³P). Time-resolved measurements of the OH radical in the photo-triggered post-discharge show a very high reactivity of this radical with the by-products of acetaldehyde conversion. A maximum density of OH radical equal to 3.5×10¹⁴ cm⁻³ was measured for 10% oxygen and 5000 ppm of acetaldehyde. The kinetic scheme adopted in the self-consistent model for the same gas mixture gives a higher density value; by the way the model is in good agreement with the acetaldehyde conversion in N₂/O₂/CH₃CHO mixtures, as well as with the methane and ethane produced concentrations. Finally, the comparison of the three studied reactors energy efficiency shows that, for low oxygen content (less than 2%), the homogeneity of the discharge promotes the acetaldehyde conversion

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Levasseur, Olivier. "Étude de la dynamique de croissance de revêtements nanostructurés multifonctionnels sur le bois par plasmas froids à la pression atmosphérique." Thèse, 2016. http://hdl.handle.net/1866/18481.

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Dissertations / Theses on the topic 'Plasma atmosphérique froid'

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