Tesi sul tema "Caractérisation des plasmas"
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Chruszez, Olivier. "Caractérisation de matériaux plasmas pour la conception de fonctions hyperfréquences". Phd thesis, Toulouse, INPT, 2015. http://oatao.univ-toulouse.fr/15662/1/CHRUSZEZ.pdf.
Abstract (sommario):
Afin de mettre à profit les propriétés des plasmas pour développer des fonctions hyperfréquences originales, le milieu plasma doit d’abord être caractérisé dans cette gamme de fréquence car son expansion et sa densité, supposée homogène, sont des paramètres mal maîtrisés. Une méthode de mesure de la constante diélectrique du plasma a donc été développée pour déterminer une permittivité relative complexe moyenne dans les conditions d’utilisation et d’excitation. A partir d’un modèle basé sur une méthode modale, et de la mesure de fréquence de résonance d’un résonateur, on caractérise un milieu plasma (permittivité, fréquence de coupure plasma) généré au sein d’une ligne microruban multicouches. Cette thèse, à l’intersection entre deux disciplines, plasmas et micro-ondes, valide l’utilisation de plasma localisé au sein d’une technologie planaire multicouches pour dimensionner des lignes d’impédance et/ou longueur de ligne variables. Elle met également en avant les difficultés rencontrées en termes de réalisation, pour générer des plasmas reproductibles et stables.
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Dervieux, Vincent Nicolas Marie. "Caractérisation des plasmas chauds et denses produits par intéraction laser à ultra-haute intensité d'une cible solide". Palaiseau, Ecole polytechnique, 2015. http://www.theses.fr/2015EPXX0041.
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Astic, Dominique. "Caractérisation par spectroscopie d'émission d'un plasma créé par laser CO2 impulsionnel sur matériaux solides". Aix-Marseille 2, 1990. http://www.theses.fr/1990AIX22052.
Abstract (sommario):
Cette these concerne la caracterisation par spectroscopie d'emission dans le domaine visible d'un plasma produit par l'action d'un laser co#2 impulsionnel focalise sur un materiau solide (au4g ou graphite) place dans une chambre a vide (5. 10-5 torr). La premiere partie est consacree a l'aspect hydrodynamique de l'interaction. Un modele stationnaire monodimensionnel plan decrit l'ecoulement de vapeur dans le cas d'une pression ambiante quelconque. Dans une deuxieme partie, la plasma est etudie grace a la theorie cinetique des gaz ionises dans le but de construire un modele d'equilibre collisionnel-radiatif (e. C. R. ). L'etape suivante presente la methode experimentale utilisee: la spectroscopie d'emission. Les differents mecanismes qui induisent des modifications de l'intensite et du profil des raies sont analysees et les methodes utilisees pour mesurer la densite et la temperature electroniques, en sont deduites. Le dispositif experimental est ensuite decrit (caracteristiques du laser, chambre a vide, spectrographe, analyseur optique multicanaux. . . ). Finalement, des spectres resolus dans le temps et dans l'espace sont presentes en liaison avec des parametres physiques tels que valeurs moyennes du continuum, spectres integres en longueur d'onde,. . . Les densites electroniques en fonction de l'espace et du temps sont obtenues par la mesure de l'elargissement stark. Sous les conditions de l'equilibre thermodynamique local (e. T. L. ), la temperature electronique peut etre evaluee a partir de rapport d'intensite de raies. Le coefficient d'absorption pour la longueur d'onde laser et le rayonnement visible, ainsi que les concentrations relatives d'ions a partir des equations de saha ont ete deduits des valeurs precedentes. Les limites de validite des hypotheses d'e. T. L. Sont examinees
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Cadier, Benoît. "Fibres autorenforcées pour modules d'abonnés : optimisation, caractérisation". Poitiers, 1998. http://www.theses.fr/1998POIT2289.
Abstract (sommario):
Avec une capacite de plusieurs centaines de mbits/s et une bande passante quasi-illimitee, une seule fibre monomode ferait entrer chez l'abonne toute une gamme de service multimedias. Cependant, la fibre ne pourra remplacer le cuivre existant que si l'on minimise les couts globaux d'infrastructure en adaptant les techniques d'installation et de fabrication. L'introduction de la fibre optique a proximite ou dans les habitations va engendrer des niveaux de sollicitations mecaniques plus grands, notamment en courbure (tension aerienne, coins de portes,) qui necessitera la mise au point de fibres a tres hautes performances. De plus, le developpement de cables discrets, maniables, faciles a installer et a connecter va imposer a la fibre une plus grande fiabilite. L'etude de fibres optiques autorenforcees a pour but de contribuer a la demonstration de la faisabilite technico-economique d'une fibre durcie pour les futurs reseaux de distribution en ameliorant la tenue mecanique de la fibre. La fabrication d'une telle fibre a ainsi ete envisagee en realisant un depot en ligne directement a la sortie du four de fibrage. Les performances recherchees doivent permettre de solliciter la fibre a des contraintes mecaniques plus grandes et d'obtenir un meilleur comportement vis a vis des agressions physico-chimiques. Nous rappellerons dans le premier chapitre les proprietes des fibres optiques classiques ainsi que les travaux deja effectues dans le but d'accroitre le facteur de corrosion n avec les limites actuelles de tels procedes. Le chapitre ii detaille l'analyse bibliographique effectuee sur les nouveaux moyens permettant de renforcer la fibre et decrit plus particulierement les technologies de depot de bore ou de materiaux derives. Nous verrons ensuite pourquoi la methode de depot par pacvd (plasma assisted chemical vapor deposition) a ete retenue en decrivant l'installation de depot et de fibrage. Les fibres ont ete caracterisees d'un point de vue physico-chimique, mecanique et optique. On a ainsi utilise l'analyse esca pour caracteriser l'interface bore-silice, la composition de la couche a ete analysee par sims et la surface des fibres a ete observee par afm en mesurant les epaisseurs au moyen d'un meb haute resolution. Les essais mecaniques ont permis de mesurer la resistance mecanique, le facteur de corrosion n et la tenue a la courbure des fibres. Le comportement optique des fibres a ete etudie par reflectometrie et en analyse spectrale. Le principe de ces differentes methodes est detaille dans la partie iii. L'etude et la realisation du depot en defilement font l'objet du chapitre iv. Les resultats obtenus, qui demontrent une amelioration de la resistance mecanique de la fibre et de sa tenue en courbure ont permis de commencer a realiser des applications tres interessantes.
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Martinie, Olivier. "Caractérisation physique et chimique de décharges hors équilibre : application au traitement des NOx". Orléans, 2000. http://www.theses.fr/2000ORLE2047.
Abstract (sommario):
Depuis le début de l'ère industrielle, la quantité d'oxydes d'azote (NOx) rejetée dans l'atmosphère n'a cessé d'augmenter. Or, les NOx sont un réel danger pour l'environnement et pour la santé humaine. C'est pour cela que des méthodes de traitement des fumées industrielles ont été développées. Ainsi, des techniques basées sur les plasmas hors équilibres sont apparues depuis le début des années 80. Il a été montré que ces technologies plasmas sont très efficaces pour traiter des faibles concentrations de polluants dans les flux d'air. Nous présentons dans ce travail des résultats concernant la caractérisation physique et chimique de réacteurs plasmas hors équilibre, fonctionnant dans l'air à pression atmosphérique. Nous avons étudié un réacteur à décharge glissante (Glidarc). Nous présentons une étude spectroscopique de la décharge. Ces expériences nous ont permis de mesurer la température du gaz et celle des électrons. Nous avons mis en évidence le phénomène de rétro claquage et nous avons étudié son influence sur la conversion chimique des polluants. Les résultats ont été obtenus pour des alimentations sinusoi͏̈dales, avec des fréquences de 50 Hz et de 66. 6 kHz. Enfin, nous avons développé un modèle numérique à deux températures de la décharge. Nous avons également étudié le comportement d'un réacteur de type "décharge à barrière électrique". Ce réacteur a été alimenté successivement par un générateur haute tension sinusoi͏̈dale 50 Hz et par une alimentation impulsionnelle très haute tension. Nous avons mis en oeuvre trois méthodes différentes pour mesurer l'énergie injectée dans le gaz. Nous avons également développé un modèle numérique "1. 5D" des microdécharges. Enfin, nous avons testé les deux réacteurs pour la conversion des NOx dans un milieu de type air sec. Nous avons également étudié l'influence de l'ajout d'une faible quantité d'hydrocarbures dans le milieu réactionnel. Nous présentons un bilan chimique complet des réactions.
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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.
Abstract (sommario):
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 électrodesThis 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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Latrasse, Louis. "Conception, caractérisation et applications des plasmas micro-onde en configuration matricielle". Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00123911.
Abstract (sommario):
Les procédés plasma de grandes dimensions, uniformes et denses, sont essentiels pour les traitements de surface qui demandent des vitesses de gravure ou de dépôt élevées et uniformes. Ainsi, l'objectif de cette étude est de produire des nappes de plasma uniformes et de fortes densités dans la gamme de pression de 100 Pa. L'extension d'échelle des plasmas est réalisable par la distribution de sources plasma micro-onde suivant un réseau à deux ou trois dimensions. Ce concept a été appliqué à un réacteur plan constitué de 4 × 3 = 12 sources plasma micro-onde distribuées selon une configuration matricielle carrée (paramètre de maille de 4 cm). Pour chaque source élémentaire, le plasma est produit à l'extrémité d'un applicateur coaxial implanté perpendiculairement au plan de la source bidimensionnelle. Dans la gamme des puissances micro-onde faibles et dans celle des pressions élevées, des plasmas localisés à symétrie azimutale sont visibles autour de chaque applicateur coaxial. En augmentant la puissance micro-onde, les plasmas localisés s'étendent et se rejoignent pour produire une tranche de plasma uniforme. Les plasmas d'argon, qui peuvent être maintenus entre 7,5 et 750 Pa, ont été caractérisés principalement par sonde de Langmuir. La nappe de plasma obtenue devient uniforme à partir de 15-20 mm du plan de source, c'est-à-dire à une distance de l'ordre de la moitié du paramètre de maille. Les résultats montrent que le plasma peut atteindre des densités comprises entre 10^12 et 10^13 cm^-3 avec une uniformité de ± 3,5 % à 20 mm du plan de source. La décroissance de la température électronique observée lors d'une augmentation de la puissance micro-onde est justifiée par l'apparition d'un mécanisme d'ionisation par étapes via les atomes métastables, dont la concentration et la température ont été mesurées par spectroscopie d'absorption par diodes laser. Une modélisation analytique simplifiée suivie d'une modélisation numérique du plasma d'argon à une dimension a été effectuée. Elle permet de conforter la plupart des hypothèses sur les mécanismes de création et de perte dans le plasma. Enfin, pour tester le réacteur dans des applications aux traitements de surface, des couches de SiOCH et de SiNCH ont été déposées par PACVD en vue d'évaluer la vitesse et l'uniformité du dépôt. Les vitesses de dépôt obtenues dépassent le µm/min et les dépôts sont uniformes.
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Brault, Cédric. "Développement et mise en oeuvre d'un diagnostic d'imagerie ultra-rapide en magnétoplasma de laboratoire : application à la caractérisation du transport radial du plasma". Aix-Marseille 1, 2007. http://www.theses.fr/2007AIX11041.
Abstract (sommario):
Ce travail de thèse a porté sur la mise en oeuvre et le développement d'un nouveau diagnostic des plasmas de laboratoire, c'est à dire un système d'imagerie ultra-rapide de l'émission spontanée appliqué à des plasmas turbulents. Les enregistrements peuvent dépasser une durée d'une cinquantaine de millisecondes, à une fréquence de 100. 000 images par seconde. Cette caméra permet à la fois de filmer l'évolution temporelle d'un phénomène, mais aussi de réaliser un traitement statistique du signal enregistré. Le prototype a permis de réaliser des enregistrements dans divers régimes instables de fonctionnement du dispositif à magnétoplasma. Le travail de thèse ne portait pas sur l'identification des instabilités des mécanismes sous-jacents, mais sur l'étape préliminaire indispensable consistant à mettre au point le dispositif et à le développer dans un sens permettant d'envisager ultérieurement l'application à la recherche d'une meilleure compréhension des mécanismes de base de la turbulence
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Ranz, Xavier. "Développement et caractérisation de dépôts d'apatite obtenus par projection plasma sur prothèses orthopédiques". Toulouse, INPT, 1996. http://www.theses.fr/1996INPT005G.
Abstract (sommario):
Le but de ce travail etait la mise au point de revetements osteoconducteurs stables de phosphate de calcium (hydroxyapatite et fluorhydroxyapatite), sur ta6v. L'auteur s'est tout d'abord interesse a l'optimisation de la synthese de la fluorhydroxyapatite par precipitation, suivant la methodologie d'un plan d'experiences. Apres mise en forme par projection plasma sous vide ou sous pression atmospherique, l'influence de la structure et de la texture de differents depots sur les comportements chimiques, mecanique et biologique, a pu etre mise en evidence. L'auteur a montre l'effet preponderant des phases etrangeres issues de la decomposition de l'apatite sur la degradation in vitro et in vivo des revetements, sur la stabilite mecanique de l'interface metal/ceramique et sur la bioreactivite des depots. Deux phases, presentes en grande quantite dans ce type de materiaux, ont fait l'objet d'une etude particuliere par plusieurs techniques physico-chimiques (spectroscopie ir, raman et rmn, diffraction des rx) : l'oxyhydroxyapatite et le phosphate de calcium amorphe haute temperature. L'oxyhydroxyapatite de structure tres complexe ne semble pas affecter la reactivite des depots. La phase amorphe haute temperature relativement proche du phosphate tricalcique amorphe precipite, est le facteur essentiel influant sur le comportement des revetements. L'auteur a egalement montre que les proprietes mecaniques, chimiques et physiologiques des revetements plasma pouvaient etre considerablement ameliorees par differents traitements de surface. La solubilite des depots a pu etre reduite par fluoruration de l'apatite en milieu aqueux. Afin de favoriser l'osteoconduction des implants, la formation d'une apatite carbonatee a ete induite a la surface du depot.
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Aouinti, Mohammed. "Caractérisation de la décharge microonde de CO2 et étude des interactions plasma-polyproylène". Le Mans, 2000. http://cyberdoc.univ-lemans.fr/theses/2000/2000LEMA1018.pdf.
Abstract (sommario):
Le présent travail vise à élaborer des matériaux polymères présentant des propriétés de surface spécifiques. Pour atteindre ce but, notre démarche a consisté dans un premier temps, à la caractérisation de la décharge microonde de C02, ensuite, à l'étude des interactions des espèces présentes sur des films de polypropylène. Nous avons montré que la décharge microonde de C02 est fortement peuplée en CO à l'état excité dans différents états électroniques et vibrationnels, que le taux des espèces (CO, 02 et 0) présentes varie fortement avec la puissance microonde, mais est peu sensible au débit du gaz. Ces espèces réactives, induisent des modifications de la surface du polypropylène se traduisant principalement par une dégradation par abstraction d'hydrogène atomique, une fonctionnarisation sous forme de groupements oxygénés et par une réticulation par formation de doubles liaisons. Concomitamment à ces modifications, nous avons observé que pour certaines conditions de traitement (puissance mieroonde élevée) un changement structural dans l'épaisseur du polypropylène, lié à l'absorption radiative en particulier des VUV dont l'action peut être effective au delà de 100 [mu]m. Ces rayonnements de courte longueur d'onde sont vraisemblablement à l'origine des phénomènes de relaxation thermique conduisant à des réarrangements locaux de chames en profondeur. Ce changement structural est attribué à une transformation totale de la phase smectique et partielle de la phase amorphe, qui se traduit par une élévation du taux de cristallinité et de la taille des cristallites. Une augmentation du degré de texture a été également observée avec une orientation préférentielle des cristallites dans le plan de l'échantillonThe aim of the present work is focused on the synthesis of polymer materials presenting specific surface properties. Our approach consists to the characterization of CO2 microwave discharge, and then to the study at the interactions between these species and polypropylene film. We have shown that the CO2 microwave discharge is very peopled in different electronics and vibrationals excited states of CO, that the rate of these species (CO, O2 and O) varies strongly with the microwave power, but is less sensitive to the gas flow. These reactive species induce surface modifications of polypropylene as principally degradation through atomic hydrogen abstraction, functionalization through oxygenated groups attachment and crosslinking via double bounds formation. Simultaneously to these surface modifications, we have shown for certain conditions treatments (high microwave power) a structural change in polypropylene thickness, tied to radiative absorption particularly VUV which action can be effective beyond 100 µm. The short wave length radiations are probably the origin of thermal relaxation which produce locals rearrangements of chains in depth. This structural change is assigned to a total transformation of the smectic phase and partial the amorphous phase. This tansformation is expressed by an increase of the crystallinity rate and crystallites size. An increase in texture degree was also observed with preferential orientation of the crystallites in sample plan
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Viel, Virginie. "Modélisation et caractérisation d'un plasma microonde". Toulouse, ENSAE, 1995. http://www.theses.fr/1995ESAE0002.
Abstract (sommario):
L'objet de ce travail réside dans l'étude d'un plasma froid, créé par microondes et destiné à la gravure ou au dépôts de matériaux. Le plasma étant créé par rayonnement microondes, la modélisation du réacteur est obtenue à partir de la résolution des équations de Maxwell dans un milieu ionisé. Le calcul de la densité dérive de la résolution des équations de transport du plasma. Une méthode de perturbation permet de tenir compte de l'influence du champ électrique sur le coefficient d'ionisation. La partie expérimentale est consacrée aux caractérisations du plasma par sonde de Langmuir et à la caractérisation des champs électriques par une antenne. Un bon accord est obtenu entre la théorie et les résultats expérimentaux, et cette thèse met à la disposition d'utilisateurs potentiels, un moyen de simulation puissant.
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Tran, Tan Vinh. "Caractérisation et modélisation des plasmas micro-onde multi-dipolaires : application à la pulvérisation assistée par plasma multi-dipolaire". Université Joseph Fourier (Grenoble), 2006. http://www.theses.fr/2006GRE10287.
Abstract (sommario):
L'extension d'échelle des procédés plasma fonctionnant à très faibles pressions est l'une des problématiques à résoudre pour leur essor au niveau industriel. Une solution consiste à distribuer uniformément des sources de plasma élémentaires dans lesquelles le plasma est produit par couplage à la résonance cyclotronique électronique (RCE). Ces sources élémentaires sont constituées d'un aimant permanent cylindrique (dipôle magnétique) disposé à l'extrémité d'une structure coaxiale d'amenée des micro-ondes. Bien que conceptuellement simple, l'optimisation de ces sources de plasma dipolaires est complexe. Elle requiert la connaissance, d'une part, des configurations de champ magnétique statique et électrique micro-onde, et, d'autre part, des mécanismes de production du plasma, dans les zones de champ magnétique fort (condition RCE), et des mécanismes de diffusion. Ainsi, une caractérisation expérimentale des domaines de fonctionnement et des paramètres plasma par sonde de Langmuir et par spectroscopie d'émission optique a été menée sur différentes configurations de sources dipolaires. Parallèlement, une première modélisation analytique a permis de calculer des champs magnétiques de configurations simples, le mouvement et la trajectoire des électrons dans ces champs magnétiques, l'accélération des électrons par couplage RCE. Ces résultats ont permis ensuite de valider la modélisation numérique des trajectoires électroniques par une méthode hybride Particle In Cell / Monte-Carlo. L'étude expérimentale a mis en évidence des domaines de fonctionnement pression/puissance très larges, entre 15 et 200 W de puissance micro-onde et depuis 0,5 jusqu'à 15 mTorr dans l'argon. L'étude des paramètres plasma a permis de localiser la zone de couplage RCE près du plan équatorial de l'aimant et de confirmer l'influence de la géométrie de l'aimant sur cette dernière. Ces caractérisations appliquées à un réacteur cylindrique utilisant 48 sources ont montré la possibilité d'atteindre au centre de l'enceinte des densités entre 1011 et 1012 cm-3 pour des pressions d'argon de quelques mTorr. La modélisation des trajectoires électroniques au voisinage des aimants indique un meilleur confinement radial pour des aimants présentant un rapport longueur/diamètre élevé. De plus, cette étude numérique confirme les résultats de l'étude expérimentale, à savoir une zone de couplage RCE près du plan équatorial et non au voisinage de l'extrémité du guide coaxial micro-onde. Enfin, ces résultats ont été appliqués avec succés à la pulvérisation assistée par plasma multi-dipolaire de cibles, permettant en particulier une usure uniforme de ces dernièresThe scaling up of plasma processes in the low pressure range remains a question to be solved for their rise at the industrial level. One solution is the uniform distribution of elementary plasma sources where the plasma is produced via electron cyclotron resonance (ECR) coupling. These elementary plasma sources are made up of a cylindrical permanent magnet (magnetic dipole) set at the end of a coaxial microwave line. Although of simple concept, the optimisation of these dipolar plasma sources is in fact a complex problem. It requires the knowledge , on one hand, of the configurations of static magnetic fields and microwave electric fields, and, on the other hand, of the mechanisms of plasma production in the region of high intensity magnetic field (ECR condition), and of plasma diffusion. Therefore, the experimental characterisation of the operating ranges and plasma parameters has been performed by Langmuir probes and optical emission spectroscopy on different configurations of dipolar sources. At the same time, in a first analytical approach, calculations have been made on simple magnetic field configurations, motion and trajectory of electrons in these magnetic fields, and the acceleration of electrons by ECR coupling. Then, the results have been used for the validation of the numerical modelling of the electron trajectories by using a hybrid PIC (particle-in-cell) / MC (Monte Carlo) method. The experimental study has evidenced large operating domains, between 15 and 200 W of microwave power, and from 0. 5 to 15 mTorr argon pressure. The analysis of plasma parameters has shown that the region of ECR coupling is localised near the equatorial plane of the magnet and dependent on magnet geometry. These characterisations, applied to a cylindrical reactor using 48 sources, have shown that densities between 1011 and 1012 cm-3 could be achieved in the central part of the volume at a few mTorr argon pressures. The modelling of electron trajectories near the magnet has also shown a better radial confinement with magnets exhibiting high length over diameter ratios. In addition, the numerical study corroborates the results of the experimental study, i. E. An ECR coupling region close to the equatorial plane of the magnet and not near the end of the coaxial microwave line. Finally, these results have been successfully applied to plasma assisted sputtering of targets allowing, in particular, their uniform erosion
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Callebert, Franck. "Synthèse et caractérisation de couches minces organosiliciées obtenues par polymérisation assistée par plasma froid différé d'azote". Caen, 2005. http://www.theses.fr/2005CAEN2062.
Abstract (sommario):
L'objectif de ce travail réside dans la compréhension des mécanismes de polymérisation de composés organosilicé en mélange avec de l'oxygène moléculaire en présence d'un plasma froid différé d'azote (PFDA) en écoulement en dehors de la zone de décharge. La réaction en phase homogène est étudiée par Spectroscopie Optique d'Emission (SOE). Les spectres de bande CN et de raie du silicium indiquent une très importante dissociation de la molécule de 1. 1. 3. 3-tétraméthyldisiloxane (TMDS). Cet effet est relativement sensible à la concentration d'oxygène moléculaire du mélange. La structure chimique des couches minces réalisées avec des concentrations variables d'oxygène moléculaire est étudiée à la fois par spectroscopie infrarouge en réflexion totale atténuée (FT-IR ATR) et en RMN du solide en rotation à l'angle magique (MAS-RMN) pour les éléments 1H, 13C et 29Si. Une structure silesquioxane est mise en évidence par FT-IR dès les très faibles taux d'oxygène. En l'absence d'oxygène, les spectres IR sont proches de ceux de siloxanes linéaires. La RMN du solide des dépôts montre l'effet de l'oxygène sur la structure des polymères synthétisés. En l'absence d'oxygène, les dépôts sont des chaînes linéaires assez courtes et organisées. Lorsque le taux d'oxygène du mélange augmente, les chaînes se ramifient et se fonctionnalisent tout en présentant une structure de plus en plus mobile. La RMN du proton montre que, lors de l'addition d'oxygène dans le milieu réactionnel PFDA / TMDS, deux phases de protons apparaissent. Les mesures des temps de relaxation spin-réseau (T1) et spin-spin (T2) révèlent une augmentation globale de la rigidité du réseau, en accord avec la mesure des taux de réticulation. En présence d'oxygène, les dépôts deviennent biphasiques et comportent une phase rigide dont la proportion augmente avec le débit d'oxygène, la proportion de la phase plus mobile, elle, diminuant. L'augmentation globale des temps de relaxation spin-spin des deux phases traduit une augmentation générale de la mobilité des chaînes macromoléculaires, bien corrélée avec l'augmentation de la taille des segments interéticulaires. Une approche réactionnelle est proposée en tenant compte de tous les résultats expérimentaux. Le rôle primordial de l'intermédiaire réactionnel diméthylsilanone est proposé pour expliquer l'évolution structurelle des matériaux en fonction de la quantité d'oxygène du mélange.
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Dong, Binjie. "Etude et caractérisation de plasmas destinés au contrôle actif d'écoulements gazeux subsoniques". Orléans, 2008. http://www.theses.fr/2008ORLE2055.
Abstract (sommario):
Le contrôle d'écoulement a pour but, par exemple, d’économiser la consommation d’énergie en réduisant la traînée et/ou en augmentant la portance d'un corps en mouvement. C’est un défi important en aérodynamique lié aux enjeux techniques, économiques et écologiques. Par rapport aux méthodes de contrôle existantes, notamment mécaniques, l’actionneur à plasma semble être une technique prometteuse grâce à l’absence de partie mobile, permettant par conséquent, une action rapide. Dans ce manuscrit, l’étude des actionneurs à plasma créé par une DBD surfacique est présentée en détail. Il s’agit de mesures électriques, optiques et aérodynamiques des actionneurs DBD en fonction de différents paramètres et géométries. L’effet de ce type d’actionneur sur un écoulement extérieur a été étudié dans quelques cas concrets. Enfin, de nouveaux actionneurs potentiels sont développés et étudiés.
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Dong, Binjie. "ÉTUDE ET CARACTÉRISATION DE PLASMAS DESTINÉS AU CONTRÔLE ACTIF D'ÉCOULEMENTS GAZEUX SUBSONIQUES". Phd thesis, Université d'Orléans, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00360770.
Abstract (sommario):
Le contrôle d'écoulement a pour but, par exemple, d'économiser la consommation d'énergie en réduisant la traînée et/ou en augmentant la portance d'un corps en mouvement. C'est un défi important en aérodynamique lié aux enjeux techniques et économiques. Par rapport aux méthodes de contrôle existantes, notamment mécaniques, l'actionneur à plasma semble être une technique prometteuse grâce à l'absence de partie mobile, permettant par conséquent, une action rapide. Dans ce manuscrit, l'étude des actionneurs à plasma créé par une DBD surfacique est présentée en détail. Il s'agit de mesures électriques, optiques et aérodynamiques des actionneurs DBD en fonction de différents paramètres et géométries. L'effet de ce type d'actionneur sur un écoulement extérieur a été étudié dans quelques cas concrets. Enfin, d'autres actionneurs potentiels sont développés et étudiés.
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Ursu, Cristian. "Caractérisation par méthodes optiques et électriques du plasma produit par ablation laser". Thesis, Lille 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LIL10005/document.
Abstract (sommario):
Les plasmas transitoires générés par ablation laser à haute fluence sont des phénomènes complexes impliquant une multitude de processus, comme l’absorption de la radiation optique dans la matière, l’augmentation de température et les transitions de phase dues au transfert d’énergie, l’hydrodynamique du gaz en expansion, les interactions électriques entre les particules chargées, ou l’interaction du rayonnement laser avec le plasma créé. Une compréhension la plus complète possible de ce phénomène est nécessaire tant du point de vue fondamental, que par rapport à la caractérisation de matériaux à fort potentiel technologique soumis à des flux d’énergie intenses.Afin d’accéder à une telle compréhension, nous avons développé une approche multi-diagnostics, en mettant en œuvre des techniques optiques et électriques : imagerie par caméra intensifiée rapide, spectroscopie optique d’émission résolue spatialement et temporellement, spectroscopie d’absorption par diode laser, sonde de Langmuir. Ces techniques ont été appliquées à la caractérisation des plasmas générés par ablation laser en régime nanoseconde à différentes longueurs d’onde sur des matériaux allant des plus simples (Al, Cu) aux plus complexes (céramiques, verres chalcogénures, ferromagnétiques). Les principaux résultats obtenus ont été la mise en évidence d’un processus de fractionnement du plasma en deux structures, et la caractérisation cinétique et énergétique des constituants de ces structures. Ces résultats trouvent un intérêt fondamental (développement d’un modèle hydrodynamique fractal) et appliqué (investigation du phénomène d’érosion dans les propulseurs spatiaux à plasma, dépôt de couches minces)The transient plasmas generated by high-fluence laser ablation are complex phenomena involving multiple processes, as optical radiation absorption by the matter, temperature increase and phase transitions generated by the energy transfer, expanding gas hydrodynamics, electrical interactions between the charged particles, or the interaction of the laser radiation with the generated plasma. A most complete understanding of this phenomenon is therefore necessary from the fundamental point of view, but also for characterizing the behavior of high technological potential materials under intense irradiation. We have developed a multi-diagnostic approach, based on optical and electrical techniques: fast ICCD camera imaging, space- and time-resolved optical emission spectroscopy, diode laser absorption spectroscopy, Langmuir probe. These techniques have been used to characterize plasmas generated by nanosecond laser ablation of various samples, from simple Al and Cu metals, to more complicated ceramics, chalcogenide glasses or ferromagnetics. The main results have been the observation of the plasma splitting in two structures and the kinetic and energetic characterization of their constituents. These results present fundamental (development of a fractal hydrodynamic model) and applied (erosion of dielectric walls in space plasma thrusters, pulsed laser deposition of thin films) interest
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Hbid, Tarik. "Modélisation et caractérisation expérimentale des décharges radiofréquence basse pression en présence de poudres". Toulouse 3, 1995. http://www.theses.fr/1995TOU30213.
Abstract (sommario):
L'objectif principal de cette these est l'etude des plasmas poudreux. Les poudres sont des particules de tailles submicroniques. Elles apparaissent dans des situations variees, notamment dans les plasmas spatiaux et dans les plasmas de laboratoire utilises pour le traitement de surfaces. Une description fluide des decharges a deux dimensions nous a permis de comprendre l'influence de la geometrie des electrodes sur les plasmas radiofrequence a basse pression. Le lieu du maximum du potentiel depend de la geometrie du reacteur et de la pression du gaz. L'autopolarisation change en fonction de la geometrie des electrodes. Nous nous sommes interesse particulierement a la repartition spatiale du potentiel moyenne dans le temps. Celle ci est en etroite relation avec le profil de la repartition spatiale des particules dans la decharge. Les methodes de spectroscopie d'emission et de cavite resonante en hyperfrequences ont permis la determination experimentale de la temperature electronique et de la densite electronique. Avec l'apparition des poudres, on note, une chute brutale de la densite electronique, une montee de la temperature electronique, pour compenser les pertes des electrons par attachement sur les particules. L'instant de cette transition depend essentiellement de la temperature du gaz et du flux de silane injecte dans la decharge, ainsi que de la puissance du generateur. Par des mesures electrique nous avons observe, une chute de la tension appliquee entre les electrodes, une chute dans le courant total de la decharge, une augmentation dans le dephasage. Suite a ces mesures nous avons elabore un modele numerique. Ce modele permet de suivre la croissance des particules a partir des radicaux et molecules de silane. Il permet aussi de comprendre l'effet de la temperature du gaz sur la croissance des particules. On propose un scenario de l'evolution des particules dans le plasma. La naissance, la croissance, le piegeage, la coagulation et la transition du regime de la decharge sont les etapes essentielles de ce scenario
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Kahalerras, Mohamed Khaled. "Caractérisation des matériaux piézoélectriques dédiés à la génération des décharges plasmas pour applications biomédicales". Thesis, Toulouse, INPT, 2018. http://www.theses.fr/2018INPT0019/document.
Abstract (sommario):
Les transformateurs piézoélectriques se positionnent aujourd'hui comme une alternative technologique séduisante face aux solutions classiquement utilisées pour la génération des plasmas froids. Leur haute permittivité, leur faible tension d’alimentation et leur capacité de miniaturisation en font une solution sérieuse et originale pour de nombreuses applications faibles puissances, notamment dans le domaine biomédical pour la stérilisation, le traitement de surface et la décontami-nation des instruments médicaux. Dans le cadre d'un fonctionnement en générateur plasma, la conversion électromécanique au sein du transformateur s’accompagne de pertes mécaniques et diélectriques, souvent converties en chaleur. À ces effets s'ajoute l’influence proprement dite de la décharge sur le comportement électrique du dispositif. L’évolution dynamique et fortement non-linéaire de la décharge entraine un comportement méconnu des grandeurs électriques. Par conséquent, l’étage d’alimentation du transformateur constitue un sujet d’étude au même titre que le transformateur lui-même. De plus, étant donné la configuration du processus de génération, qui positionne le matériau piézoélectrique comme source et siège de la décharge plasma, il devient nécessaire d’analyser la viabilité du dispositif. L’ionisation du milieu gazeux environnant le générateur provoque des effets électroniques complexes, susceptibles d’entrainer des dépôts de matière à la surface du matériau ou d’en éroder la surface. C’est dans ce cadre, à l’interface entre le génie électrique et la science des matériaux, que s’articule cette thèse. Une première partie est destinée au développement d’un outil de commande numérique du générateur par une boucle de verrouillage de phase, assurant sa continuité de fonctionnement face aux variations des conditions opératoires. Par la suite, une modélisation du générateur plasma dans des configurations proches des décharges à barrières diélectriques est effectuée ;des simulations permettent une estimation de la puissance de décharge à partir d’une identification expérimentale des paramètres du modèle. Dans un deuxième temps, nous cherchons à établir une corrélation entre la structure du matériau et ses propriétés électriques en s’appuyant sur une méthodologie de caractérisation multi-échelle, avant et après décharge plasma. L'étude se focalise principalement sur l'évolution en surface de la structure cristalline et la composition chimique, en liaison avec les propriétés fonctionnelles du transformateur après génération de la décharge. Enfin, une étude en température porte sur l’investigation des effets d’auto-échauffement du générateur dans ce mode de fonctionnementDue to intensive development efforts during the past decade, piezoelectric transformers havebecome an attractive alternative solution compared to the con-ventionally used technologies forcold plasma generation. Their high efficiency, thin-shaped dimensions and low voltage supplymake them serious and original candidates for numerous low power applications, particularly inbiomedical field. Operating as a plasma generator, the electromechanical conversion within thetransformer is accompanied by mechanical and dielectric losses, often converted into heat. On topof these effects, the discharge is likely to influence the electrical behavior of the device. Thedynamic and highly non-linear evolution of the dis-charge leads to an unknown behavior ofelectrical properties. Consequently, the transformer supply stage is an active research subject inthe same way as the trans-former itself. Moreover, considering the configuration of the generationprocess, which positions the piezoelectric material as the source and the spot of the plasmadischarge, it becomes necessary to consider the viability of the device. The ioniza-tion of thegaseous environment surrounding the generator causes complex elec-tronic effects, which canlead to material deposition on the surface of the generator and thus modify or even degrade it. It iswithin this framework, at the interface between electrical engineering and material science, thatthis thesis is articulated. A first part is intended to develop a setup for numerical control of thedevice using a digital phase-locked loop to ensure its continuous operation in different operatingconditions. Subsequently, a model of the plasma generator in configurations close to dielectricbarrier discharges is proposed; Simulations allow an estimation of the discharge power from anexperimental identification of the model parameters. In a second part, we seek to establish acorrelation between the material structure and its electrical properties based on a multi-scalecharacterization methodology, before and after plasma discharge. The study focuses mainly onthe surface evolution in terms of the crystalline structure and the chemical composition, related tothe over-all properties of the piezoelectric transformer before and after discharge generation.Finally, a temperature study that concerns the investigation of the effects of self-heating of thegenerator in this operating mode is performed
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Fabry, Frédéric. "Etude d'un procédé plasma pour la synthèse de noirs de carbone structures par pyrolyse d'hydrocarbures à haute température et caractérisation des produits". Perpignan, 1999. http://www.theses.fr/1999PERP0336.
Abstract (sommario):
La conception et l'optimisation d'un procede plasma haute temperature pour la synthese de noirs de carbone structures par pyrolyse d'hydrocarbures sont les objectifs d'un programme de r & d dont la partie recherche est developpee simultanement suivant 2 axes : une analyse physico-chimique globale du pilote et une modelisation l'hydrodynamique du reacteur. Ce memoire represente l'ensemble des analyses realisees sur le reacteur et les produits. Elles nous ont permis de caracteriser le reacteur grace a des bilans macroscopiques et des mesures dans l'ecoulement plasma. Nous avons ensuite analyse les noirs de carbone plasma produits et tente de relier les conditions operatoires du pilote aux proprietes physico-chimiques des noirs de carbone obtenus. Les resultats presentes sont : bilans de matiere et d'energie sur l'ensemble du reacteur (taux de conversion par c. P. G. ), caracterisation de l'ecoulement interne : d. T. S. Par cpg, champs de temperature de paroi par pyrometrie optique et de temperature de gaz par spectrometrie d'emission optique, et comparaison des resultats a des modeles numeriques de d. T. S. Et d'hydrodynamique. Les produits sont caracterises par diffraction des rayons-x (d. R. X. ), spectroscopie de photoelectrons (x. P. S. ) Associee a la spectroscopie d'electrons auger (a. E. S. ) Et microscopie electronique en transmission (m. E. T. ). La modelisation hydrodynamique du reacteur (travail de these de benjamin ravary) a permis l'obtention de champs de vitesse et de temperature qui permettent d'evaluer les conditions thermodynamiques rencontrees lors de la formation du noir de carbone. Les microstructures de ces noirs sont comparees a celle d'un graphite synthetique (reference structurale) ainsi qu'a celles de noirs de carbones commerciaux obtenus suivant deux autres modes de fabrication (procedes furnace et acetylene).
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Escarguel, Alexandre. "Caractérisation spatio-temporelle de plasmas crées par impulsion laserdans un liquide : application à l'étude de l'élargissement Stark de la raie Balmer alpha de l'hydrogène". Aix-Marseille 1, 1998. http://www.theses.fr/1998AIX11080.
Abstract (sommario):
Durant les vingt dernieres annees, les plasmas couples ont fait l'objet d'une etude theorique et experimentale approfondie du fait de leur comportement difficile a modeliser et de leurs nombreuses applications (plasmas de fusion, matiere stellaire, ablation confinee par laser). Cependant, ce type de plasma est difficile a produire et a analyser, et il existe un manque important de donnees experimentales fiables sur les raies d'emission. Le but de cette these est donc de faire le diagnostic spatio-temporel des plasmas crees par laser dans l'eau et d'obtenir, a partir de ces plasmas, des donnees experimentales de largeurs a mi-hauteur de la raie d'hydrogene balmer h (656,28 nm) fiables et precises. Le plasma ainsi obtenu n'a encore jamais fait l'objet d'une analyse spectroscopique detaillee, et permet d'obtenir des conditions de densite tres importantes (n#e 2 10#1#8 cm##3) tout en gardant des temperatures relativement basses (t 10. 000 k), ce qui correspond a des conditions de couplage importantes. Une caracterisation spatio-temporelle detaillee du plasma montre que les effets de transfert radiatif sont negligeables pour le temps d'observation de h. Nous avons fait une comparaison de la largeur a mi-hauteur de h avec d'autres experiences et plusieurs modeles theoriques d'elargissement stark. Cette analyse fait ressortir un comportement en fonction de n#e attribue aux correlations importantes entre les particules du plasma non prises en compte dans les theories (theorie d'impact generalisee, theorie unifiee, methode des micro-champs modeles).
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Guiffard, Benoît. "Elaboration et caractérisation de céramiques ferroélectriques de type PZT fluorure". Lyon, INSA, 1999. http://theses.insa-lyon.fr/publication/1999ISAL0074/these.pdf.
Abstract (sommario):
Les céramiques ferroélectriques de formulation générale Pb(ZrxTi1-x)O3 (PZT) sont massivement utilisées dans de nombreux domaines comme la médecine ou l'aéronautique en raison de leurs propriétés diélectriques et électromécaniques. L'objet de l'étude est la recherche de céramiques PZT dur possédant des caractéristiques stables et reproductibles en fonction de la température et de la contrainte et sans comportement hystérétique. Ces spécificités sont requises pour des dispositifs tournant à grande vitesse comme les gyromètres et les gyroscopes vibrants qui peuvent être soumis à des variations de température importantes et dans lesquels les céramiques subissent des contraintes mécaniques élevées. Pour cette application particulière, le matériau doit également présenter une faible permittivité diélectrique relative (er < 1000) ainsi qu'un coefficient de surtension mécanique élevé (Qm ³ 2000). Pour atteindre ces objectifs, nous avons élaboré par voie liquide et caractérisé de nouveaux matériaux PZT fluoréFerroelectric ceramics with general formula Pb(ZrxTi1-x)O3) (PZT) are intensively used in many industrial domains like medecine or aeronautics owing to their dielectric and electromechanical properties. The aim of the study is the search of hard PZT ceramics with stable and reproductible characteristics versus temperature and under mechanical uniaxial stress. A non hysteretic behaviour versus both types of sollicitations is also needed. These specificities are required for strongly spinned devices like vibratory gyroscopes in which ceramics undergo large mechanical stresses. Besides, the material must exhibit low dielectric constant and high mechanical quality factor. In order to reach these objectives, new Fluorine-doped PZT materials have been prepared by a wet method and characterized. The partial fluorine - oxygen substitution has been realized on a nominal composition Pb0. 89(Ba, Sr)0. 11(ZrxTi1-x)O3 doped with magnesium
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Kontogiannopoulos, Nikolaos. "Caractérisation par spectroscopie X de plasmas chauds et denses créés par lasers de puissance". Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2007. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00003578.
Abstract (sommario):
Dans ce travail nous avons réalisé des expériences d'émission et spectroscopie d'absorption des plasmas produits par laser, pour fournir des données spectrales bien caractérisé qui permettent de comparer les codes de physique atomique. Plus précisément, nous avons produit au xénon et krypton plasmas dans des conditions NLTE et étudié leurs spectres d'émission. Dans une seconde expérience, nous avons caractérisé les spectres d'absorption du sulfure de zinc et d'aluminium dans des conditions plasmas LTE.
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Chambettaz, Florentin. "Caractérisation et développement d'un procédé de gravure séquentiel contrôlé à l'échelle nanométrique". Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAT023/document.
Abstract (sommario):
La miniaturisation des dispositifs de la microélectronique nécessite la mise au point de procédé de gravure toujours plus précis. Le sujet de cette thèse s’inscrit dans cette problématique, en effet un procédé de gravure séquentielle contrôlée à l’échelle nanométrique a été proposé pour pallier aux défauts inhérents à la gravure plasma directe. Ce procédé de gravure destiné dans notre cas à la gravure d’espaceurs en SiN, se décompose en deux étapes. La première étape est une implantation d’atome léger. L’implantation d’espèces chimiques légères telles que de l’Hydrogène ou de l’Hélium présente l’avantage de modifier la structure du matériau sans induire une pulvérisation dommageable pour le dispositif à graver. La couche modifiée par l’implantation est ensuite gravée de manière sélective vis-à-vis du matériau pristine via un plasma « downstream » ou plasma déporté.L’implantation d’hydrogène ayant principalement été étudiée au cours de ces travaux, différentes caractérisations visant à quantifier l’hydrogène implanté ainsi que l’épaisseur modifiée ont été réalisées. En effet, des mesures de réflectométrie des rayons X ont permis de déterminer l’épaisseur modifiée en fonction de la puissance d’autopolarisation ainsi que de la durée d’implantation. Des profils d’implant hydrogène sur du SiN ont également été effectués au travers de caractérisations électriques. Les profils de densité de charge obtenus ont été comparés à des profils de liaisons Si-H et N-H obtenus à partir de mesures spectroscopiques infra-rouge en réflexion multiple, et ces mesures ont également été comparées à des profils de spectrométrie de masse à ionisation secondaire. Ces profils permettent de quantifier l’hydrogène implanté en fonction de la profondeur, et ont également fournis des informations vis-à-vis de l’influence du rayonnement UV et de la configuration chimique du matériau implanté. Une présence significative d’oxyde à la surface du matériau implanté a également été observée par le biais de mesures spectroscopique de photoélectrons X.L’étape de retrait a principalement été étudiée via des mesures ellipsométriques cinétiques in situ, et des mesures spectroscopique de photoélectrons X pour différentes conditions de température, et pour différents mélanges chimiques. Les mesures ellipsométriques ont permis d’observer la formation de sels durant la gravure, alors que les analyses spectroscopiques de photoélectrons X ont montré que la surface du matériau été désoxydée par le plasma de retrait, parallèlement une quantité importante de fluor a été mesurée à la surface du matériau.Les études réalisées sur les étapes d’implantation et de retrait ont permis de graver de manière satisfaisante des échantillons patternés dans les conditions adéquatesThe miniaturization of microelectronics devices requires the development of ever more accurate etching processes. The subject of this thesis is part of this problematic: a controlled sequential etching process at the nanoscale has been developed to overcome the inherent defects of direct plasma etching. This etching process intended in our case for the etching for SiN spacers, is divided in two steps. The first step is a light atom implantation. The implantation of light chemical species such as Hydrogen or Helium has the advantage of modifying the structure of the material without inducing a damaging sputtering for the device to be etched. In the second step, the layer modified by the implantation is etched selectively regarding the pristine material via a remote plasma.Hydrogen implantation was mainly studied during this work: different characterizations to quantify the implanted hydrogen as well as the modified thickness were carried out. X-ray reflectometry measurements were used to determine the modified thickness as a function of the self-polarization power and the duration of implantation. Hydrogen implant profiles on SiN were also carried out through electrical characterizations. The charge density profiles observed were compared to Si-H and N-H bond profiles obtained from infrared spectroscopic measurements in multiple reflections. These measurements were also compared to secondary ionization mass spectrometry profiles. These profiles make it possible to quantify implanted hydrogen as a function of depth, and have also provided information regarding the influence of UV radiation and the chemical configuration of the implanted material. A significant presence of oxide on the surface of the implanted material has also been observed through X-ray photoelectron spectroscopic measurements.The removal step was mainly studied via kinetic ellipsometric in situ measurements and X-ray photoelectron spectroscopic measurements for different temperature conditions and for different chemical mixtures. The ellipsometric measurements made it possible to observe the formation of salts during etching, whereas the X-ray photoelectron spectroscopic analysis showed that the surface of the material was deoxidized by the remote plasma, while a large quantity of fluorine was measured at the same time on the material surface. The studies carried out on the implantation and removal steps made it possible to succesfully etch patterned samples under the appropriate conditions
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Hernandez, Karina. "Caractérisation expérimentale de l'interaction arc-matériau : application à l'optimisation des appareils de coupure". Toulouse 3, 2013. http://thesesups.ups-tlse.fr/2412/.
Abstract (sommario):
La quantification du transfert d'énergie est un thème primordial pour l'optimisation de nombreux systèmes et procédés tels que la coupure du courant dans un disjoncteur basse tension. L'équipe AEPPT étudie cette thématique depuis de nombreuses années aussi bien d'un point de vue expérimental que numérique par la mise en place de dispositifs expérimentaux et de modèles numériques. A ce jour, les études expérimentales menées ont été réalisées sur une configuration d'arc transféré pour des intensités de courant voisines de la centaine d'ampères. Dans le cadre de ce travail, un nouveau dispositif expérimental permettant de générer un arc impulsionnel de plusieurs milliers d'ampères a été mis en place. Deux approches complémentaires ont été considérées pour la quantification du transfert d'énergie en régime temporel: l'étude de l'interaction de l'arc avec les matériaux utilisés comme électrode et la caractérisation du plasma établi. Des mesures par imagerie rapide, thermographie infrarouge et spectroscopie optique ont été réaliséesQuantification of energy transfer is an essential theme for optimization of many systems and processes such as low-voltage circuit breakers. The AEPPT team investigates this topic over many years, both from an experimental and theoretical point of view by developing experimental devices and numerical models. To this day, experimental studies have been made on a transferred arc configuration for current values about a hundred amperes. In this work, a new experimental device has been carried out to generate a pulsed arc of several kilo amperes. Two complementary approaches were considered to quantify time-resolved energy transfer: to study the interaction of the arc with the electrode material and to characterize the plasma created. High-speed video analysis has been used, thermographic and spectroscopy measurements were carried out
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Bertrand-Duchesne, Marie-Pierre. "Caractérisation et rôle des facteurs de croissance libérés par les plasmas riches en plaquettes". Thesis, Université Laval, 2006. http://www.theses.ulaval.ca/2006/23797/23797.pdf.
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Bertrand-Duchesne, Marie-Pierre. "Caractérisation et rôle des facteurs de croissance libérés par les plasmas riches en plaquette". Master's thesis, Université Laval, 2006. http://hdl.handle.net/20.500.11794/18345.
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Ghrab, Mounir. "Caractérisation de jets de plasmas créés par laser à CO2 impulsionnel sur matériaux solides". Aix-Marseille 2, 1993. http://www.theses.fr/1993AIX22075.
Abstract (sommario):
Cette these concerne la caracterisation des plasmas crees par laser a co2 impulsionnel sur materiaux solides (au4g et graphite), places en atmosphere variable (de 5 10e-3pa a 10e5pa). Cette caracterisation est realisee en trois parties. La premiere partie consacree a la visualisation de l'ecoulement du plasma, a permis de mettre en evidence quatre regimes hydrodynamiques suivant la valeur de la pression ambiante et de l'intensite laser (4mw/cm2-150mw/cm2). Au cours de cette etude hydrodynamique et a l'aide d'un dispositif interferometrique, l'evolution spatio-temporelle de la densite electronique a ete determinee pour des pressions ambiantes inferieures ou egales a 10e3pa. Dans la seconde partie, des mesures spectroscopiques concernant l'evolution de la densite electronique ont ete realisees pour des pressions ambiantes comprises entre 5 10e-3 pa et 10e5pa. Au cours de cette partie et moyennant les hypotheses d'equilibre thermodynamique local, les temperatures electroniques du plasma ont ete determinees par rapport d'intensites des raies emises par les especes appartenant a l'echantillon irradie ou au gaz ambiant. La derniere partie a ete consacree a la mesure du coefficient d'absorption du plasma, determine a l'aide d'une methode photometrique utilisant comme faisceau sonde celui d'un laser argon de longueur d'onde 514,5nm
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Villemant, Marc. "Modélisation et caractérisation expérimentale de l’influence de l’émission électronique sur le fonctionnement des propulseurs à courant de Hall". Thesis, Toulouse, ISAE, 2018. http://www.theses.fr/2018ESAE0038.
Abstract (sommario):
Les propulseurs plasma à courant de Hall sont aujourd’hui une technologie mature et couramment utilisée dans l’industrie spatiale pour la mise à poste et le contrôle d’orbite de satellites. Malgré cela, la compréhension de la physique régissant le fonctionnement de ces propulseurs et encore lacunaire. Des phénomènes tels que le transport anormal des électrons dans le canal du propulseur ou la dépendance des performances du propulseur au matériau de paroi ne sont pas compris. Par conséquent le développement et la qualification de nouveaux propulseurs passent par de longues études empiriques sans garantie de succès. La compréhension de la physique des plasmas de propulseurs est donc une problématique clé pour permettre le développement et l’amélioration de cette technologie.Cette thèse consiste en la caractérisation par la modélisation et par des mesures expérimentales de l’interaction entre le plasma d’un propulseur à courant de Hall et les parois dudit propulseur. Cette thèse s’est concentrée sur le phénomène d’émission électronique induite par impact d’électrons (i.e. l’émission d’électrons par les parois du propulseur lorsque celle-ci est soumise à un flux incident d’électrons).La thèse s’est déroulée en trois étapes. Dans un premier temps un modèle d’émission électronique adapté au besoin des modélisations particulaires de plasma de propulseur a été développé et validé par comparaison à des données expérimentales réalisées à l’ONERA. Dans un second temps, ce modèle d’émission électronique a été introduit dans une simulation particulaire de plasma de propulseur développé au Laplace et modifié pour les besoins de cette thèse. Enfin une étude paramétrique a été réalisées afin d’évaluer l’influence de l’émission électronique sur le comportement global du plasma de propulseur.La première partie de cette thèse a permis de réaliser la caractérisation de l’émission électronique pour des matériaux représentatifs du canal des propulseurs à courant de Hall (silice et nitrure de bore). Par ailleurs, un travail de mesure et de calibration a été réalisé afin de caractériser le rendement énergétique de l’interaction entre une population d’électrons et une paroi. Ces nouvelles mesures et ce nouveau protocole de mesure ont donné lieu à la publication de deux articles. La seconde partie de cette thèse a permis de réaliser un modèle détaillé d’émission électronique adapté aux contraintes des modélisations particulaire (temps de calcul réduit, dépendance à différents paramètres physiques, etc.). Cette thèse a permis de montrer un impact non-négligeable de l’émission électronique sur le bilan énergétique du propulseur et sur les fonctions de distributions des ions et des électrons dans le plasma ¬du propulseurNowadays, plasma Hall thrusters are used in space industry for satellites orbit rising and satellites attitude control. Nonetheless, the comprehension their physical functioning remains patchy. Several phenomena such as abnormal electron mobility or the thrusters performance dependency to wall material are still not understood. Consequently the current process to improve and qualify Hall thrusters are involving expansive and time-consuming experimental validation which, in the end, does not ensure the release of an operational thruster. Consequently, plasma behaviour in Hall thruster is a key topic of research, which could lead to non-negligible improvement in Hall thruster technology development.This Ph.D. consists in the modelling and characterization of plasma/wall interaction in Hall thrusters and its impact on Hall thruster’s performance. This Ph.D. has focused on the influence of the electron emission under electron impact on Hall thruster’s performances. It has been divided into three parts. Firstly, an experimental investigation has been carried out in order to obtain reference data on materials commonly used as plasma thruster wall (bore nitride and silicon dioxide). A literature review has been made in order to find a theoretical basis fitted to the elaboration of an electron emission model fitting the requirement of a particle in cell simulation of a Hall thruster. In second part, a detailed electron emission model based on this literature review and validated by comparison to experimental data and to a Monte-Carlo model developed in ONERA (called OSMOSEE) has been developed. This model offers the possibility to describe electron emission yield, angular and energy distribution of emitted electrons depending on various physical parameters (e.g. incident electron energy, incident electron angle, impinged material, etc.). Besides, as it is an analytical model, it computes in a reduced time (a few minutes to one hour). In a third and last part, this electron emission model has been implemented in a Particle-In-Cell (PIC) simulation of Hall thruster’s plasma and a parametric study has been carried out in order to characterize the influence of electron emission phenomenon on global plasma behaviour. This parametric study has shown that electron emission has a non-negligible impact on energy balance at plasma/wall interface and on electron distribution function in the plasma, which can’t be considered as Maxwellian
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Ayrault, Sophie. "Dépôts de céramiques sur polymères (thermoplastiques ou thermodurcissables) assistés par laser ou plasmc : Faisabilité, caractérisation mécanique et physico-chimique". Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1995. http://www.theses.fr/1995ECDL0026.
Abstract (sommario):
L'objectif de cette etude est la realisation de depots epais de ceramiques sur polymeres (thermoplastiques ou thermodurcissables) assistes par laser (CO2, = 10,6 m) ou plasma. De la poudre d'alumine a donc ete projetee sur un substrat de polyterephtalate d'ethylene glycol (pet) et une matrice epoxy. Compte tenu du comportement vis a vis de la temperature de ces deux materiaux, deux mecanismes d'adhesion se distinguent. Pour le polymere thermofusible, il apparait que l'adhesion de la ceramique sur le substrat est de nature mecanique et resulte de l'incrustation de grains de ceramique dans le polymere fondu, quelle que soit la technique utilisee. Neanmoins, des differences de depots apparaissent selon les projections effectuees: par plasma, un revetement gris homogene et compact avec apparition d'une deuxieme phase cristalline metastable a ete obtenu, par laser, selon les parametres particuliers de projection, un depot marron, plus rugueux et heterogene presentant la meme structure cristallographique que la poudre d'alumine initiale a ete obtenu. Des comportements divergents ont ete mis en evidence par differentes techniques d'analyse (tribologie, erosion, microdurete, traction). Au niveau du pet, de fortes modifications morphologiques en masse ont pu etre observees. Diverses techniques nous ont permis de montrer un gradient de cristallinite au cur du materiau, une forte dependance de la durete de la surface mais une morphologie inchangee en fonction du temps de traitement (ce qui a pu etre confirme par simulation par elements finis). Pour le polymere thermodurcissable, le caractere infusible des materiaux ne permet pas d'ancrage mecanique direct. Malgre la forte interaction faisceau/polymere susceptible de creer des groupements polaires dans le cas du traitement plasma, aucune adhesion avec la ceramique n'apparait. Il est donc necessaire de creer une couche intermediaire favorisant un accrochage a la fois avec le substrat et l'alumine. Des essais avec des materiaux industriels se sont montres particulierement interessants aussi bien au niveau qualite de depot qu'adherenceThe aim of this work was to deposit thick ceramic coatings on polymer substrates (thermoplastics of thermosets) assisted by laser (CO2, =10,6 M) or plasma. Alumina powder has been deposited on polyethylene teraphtalate (PET) and on epoxy resin substrates. Since both these materials have different behaviours towards temperature, two adhesion mechanisms can be observed. For the thermoplastic polymer an adhesion of the ceramic particules on the substrate has been observed by mechanical anchorage which is due to the incrustation of the alumina grains on the melted polymer whatever the technique used. However, some differences between plasma or laser coatings have appeared. Using plasma coating, a grey and dense coating with appearence of a new γ crystallographic structure in addition to the original corundum structure has been obtained. Using laser coating, according to the different treatment parameters, a brown and inhomogeneous as well as rough deposit which shows the same crystallographic structure as the initial ceramic powder has been obtained. Therefore, different mechanical comportements have been shown using different techniques (tribology, erosion, microhardness, traction). As far as PET is concerned some morphological modifications inside the polymer have been observed during the treatment. Techniques have demonstrated a crystallinity gradient in the bulk of the substrate, a strong dependence of the microhardness but an unchanged morphology as a function of the treatment duration (which was shown by "finite elements" silumation). The behavior of the thermoset polymer since its own infusible porperty does not allow a direct mechanical anchorage seems different. Despite the strong interaction beam/polymer likely to create polar groups in the case of plasma treatment no adhesion with the ceramic coating occurs. It is therefore necessary to create an intermediate layer favorizing an anchorage with both substrate and alumina powder. Trials with industrial materials have shown promising results as regards quality of deposit a swell as adherence
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Escaich, David. "Caractérisation et élaboration de couches de carbones amorphes hydrogènes à propriétés optiques par procédés plasmas". Toulouse 3, 2006. http://www.theses.fr/2006TOU30074.
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Esmiller, Bruno. "Caractérisation par spectroscopie d'émission de plasmas induits par laser verre-néodyme déclenché sur matériaux solides". Aix-Marseille 2, 1993. http://www.theses.fr/1993AIX22080.
Abstract (sommario):
L'etude realisee dans le cadre de cette these concerne la caracterisation par spectroscopie d'emission d'un plasma induit par un laser verre-neodyme declenche sur des materiaux solides (aluminium, graphite 5890, carbure de silicium) sous atmosphere rarefiee (10#-#4pa) et pour des densites de puissance comprises entre 10#8 et 10#1#0w/cm#2. Elle a pu etre realisee grace a la mise au point d'un banc de spectroscopie comprenant un systeme optique de collection de lumiere (telescope type cassegrain), un monochromateur a tres haute resolution couple a un systeme d'analyse optique multicanaux et deux monochromateurs associes a des photomultiplicateurs. La mesure de la densite electronique a ete deduite a partir de l'elargissement des raies par effet stark. Les temperatures electroniques ont ete determinees a l'aide d'un diagramme de boltzmann ou en effectuant des rapports d'intensite de raies, ceci en supposant le plasma en equilibre thermodynamique local. Enfin la vitesse des particules ejectees a ete evaluee a l'aide du temps de vol des especes considerees. Les evolutions temporelles, spatiales et en fonction de la densite de puissance laser incidente de ces parametres sont exposees dans la these. Ces travaux ont permis de verifier partiellement la validite des hypotheses de base du code de simulation numerique milc (modelisation de l'interaction laser-cible) developpe par aerospatiale et concu pour simuler les effets des lasers impulsionnels sur des materiaux solides
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Thouin, Julien. "Caractérisation expérimentale et théorique d'un arc électrique impulsionnel éclatant dans un liquide". Electronic Thesis or Diss., Toulouse 3, 2023. http://www.theses.fr/2023TOU30317.
Abstract (sommario):
Les applications des décharges d'arcs impulsionnelles dans l'eau sont nombreuses : fracturation de roches, formage électrohydraulique de pièces métalliques ou encore traitement de l'eau. Ces applications de puissances pulsées requièrent, pour beaucoup, des ondes de pression intenses avec un dépôt d'énergie sur des temps inférieurs à la milliseconde. Dès lors les contraintes et verrous technologiques sont nombreux : d'ordre électrique avec l'emploi d'alimentations souvent haute tension mais aussi l'usure du matériel associé. On pense notamment à l'érosion des électrodes. Dans ce contexte, la caractérisation de l'arc électrique impulsionnel dans l'eau et des mécanismes associés est essentielle à l'optimisation de ces dispositifs. Les principaux phénomènes associés à ce type de décharges sont une onde de pression ainsi qu'une émission de rayonnement intense. Ces mécanismes et leurs dépendances aux paramètres de la décharge restent mal compris. C'est dans ce cadre qu'ont été mis en place, dans un premier temps, des moyens expérimentaux de caractérisation d'une décharge avec un temps caractéristique de la dizaine de millisecondes. Ceci afin de maîtriser au mieux la chaîne expérimentale et d'obtenir une caractérisation pouvant servir par la suite à la compréhension du milieu et à la validation d'éventuels modèles. L'arc électrique est généré par la décharge de capacités chargées à quelques centaines de volts pour une énergie stockée de l'ordre du kJ. Des mesures de la température du plasma par la méthode du diagramme de Boltzmann sur des raies d'oxygène atomique ont été réalisées. La densité électronique du plasma a également été mesurée à partir de l'élargissement des raies d'émission Halpha et Hbeta par effet Stark. Ces mesures sont résolues temporellement sur la durée d'une décharge et permettent notamment d'avoir une estimation de la pression dans le milieu. Des acquisitions avec une caméra rapide de la dynamique de la bulle de vapeur générée et du plasma thermique avec un filtre optique passe bande ont aussi été réalisées. Dans un second temps, afin de se rapprocher des conditions expérimentales typiques des applications de décharges électro-hydrauliques pulsées (énergies similaires mais temps plus courts) un dispositif expérimental haute tension, faible inductance a été développé. Ce dispositif permet l'amorçage de décharges par surtension dans l'eau. L'alimentation et la décharge ont été caractérisées électriquement et, pour l'arc électrique, sur la base des mesures mises en place sur les temps plus long, de l'imagerie rapide et une prospection sur le spectre émis ont été réaliséesThe applications of pulsed arc discharges in water are numerous: electrohydraulic forming of metal parts, rock fracturing, or water treatment. Many of these pulsed power applications require intense pressure waves with energy deposition in times shorter than a millisecond. Consequently, there are numerous technological constraints and challenges, both electrical in nature due to the use of often high-voltage power supplies and associated equipment wear, particularly electrode erosion. In this context, the characterisation of pulsed electric arcs in water and their associated mechanisms are essential for optimising these devices. The primary phenomena associated with such discharges are pressure waves and intense radiation emission. However, the mechanisms and their dependence on discharge parameters remain poorly understood. To address this, experimental means have been implemented, initially characterising a discharge with a characteristic time in the range of ten milliseconds. This is aimed at better understanding the experimental setup and obtaining characterisation data that can be used to comprehend the environment and validate potential simulation models. The electric arc is generated by discharging capacitors charged to several hundred volts, with an energy stored of the order of kilojoules. Measurements of plasma temperature using the Boltzmann plot method on atomic oxygen lines have been carried out. Additionally, electron density of the plasma was measured from the Stark broadening of Halpha and Hbeta emission lines. These measurements are temporally resolved over the duration of the discharge, allowing for an estimation of the pressure in the thermal plasma. Rapid camera acquisitions of the generated vapour bubble's dynamics and thermal plasma with a band-pass optical filter have also been performed. In a second stage, to better approach typical experimental conditions of pulsed electrohydraulic discharge applications (similar energies but shorter times), a high-voltage, low inductance experimental setup has been developed. This setup enables discharge initiation through voltage surges in water. The power supply and discharge have been electrically characterised, and, for the electric arc, based on the measurements set up for longer times, rapid imaging and a survey of the emitted spectrum have been carried out
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Kaeppelin, Vincent. "Caractérisation d'une source de plasma hélicon et application à l'implantation ionique par immersion plasma". Aix-Marseille 1, 2002. http://www.theses.fr/2002AIX11027.
Abstract (sommario):
Cette thèse a porté sur l'étude d'une source de plasma de type hélicon et sur l'implantation ionique par immersion plasma (IIIP). La caractérisation du réacteur s'est faite dans des plasmas d'argon à l'aide d'une sonde de Langmuir, et d'un spectromètre de masse, doté d'un secteur d'analyse en énergie. Suivant les valeurs de puissance injectée, pression de gaz et champ magnétique, trois modes de couplage distincts ont été mis en évidence : un couplage capacitif à faible puissance avec des densités comprises entre 10[9] et 10[10] cm[-3], puis avec une puissance plus élevée, un couplage inductif avec une augmentation de la densité (10[10]-10[11] cm[-3]) et enfin, à forte puissance (> 1 kW), une onde hélicon peut être excitée par l'antenne et participer à une ionisation en volume du plasma (densité entre 10[11] et 10[12] cm[-3]). Un travail sur les plasmas pulsés est également présenté dans ce mémoire. Ces valeurs de densités élevées pour des plasmas à basse pression (< 5 [mu]Bar) peuvent s'avérer particulièrement intéressantes pour des procédés de micro électronique, et en particulier pour l'IIIP. Ainsi, la société IBS, spécialisée dans l'implantation ionique, développe depuis quelques années un procédé d'IIIP et afin de l'améliorer, a souhaité adapter une source de plasma radiofréquence sur son prototype. La caractérisation du nouveau réacteur a été faite dans des plasmas d'azote et de trifluorure de bore (BF3). Nous avons ainsi montré une augmentation de la densité de un à deux ordres de grandeurs, suivant la valeur de puissance injectée, par rapport à la configuration initiale. Désormais, une large gamme de densités est accessible (10[7] à 10[10] cm[-3]). Une étude de la composition chimique des plasmas a également été réalisée. Des implantations de bore ont été effectuées à l'aide de ce procédé pour réaliser des cellules solaires. Les analyses SIMS de ces cellules ont montré la formation de jonctions ultra-fines, qui doivent permettre d'améliorer le rendement des photopiles
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Goujon, Marjorie. "Modélisation et caractérisation expérimentale d'un procédé de dépôt de couches minces d'oxyde de silicium en plasma radiofréquence O2/HMDSO à basse pression". Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2004. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_2004_GOUJON_M.pdf.
Abstract (sommario):
Les travaux présentés dans ce mémoire concernent l'étude d'un procédé de dépôt chimique en phase vapeur assisté par un plasma froid radiofréquence (RF) dans un mélange oxygène-hexaméthyldisiloxane (HMDSO) à basse pression, destiné à l'élaboration de couches minces d'oxyde de silicium sur des substrats métalliques. Un modèle fluide est tout d'abord développé pour décrire le comportement de la décharge au cours d'une période RF, et en particulier l'évolution du champ électrique et des densités des espèces chargées. Grâce à ce modèle, l'importance relative du bombardement ionique des électrodes et du phénomène de "wave-riding" pour la production d'électrons est mise en évidence et permet de définir des conditions de fonctionnement qui tendent à minimiser le bombardement des électrodes. Dans une seconde partie, la mise en œuvre de moyens de caractérisation tels que la spectroscopie d'émission optique et la spectroscopie d'absorption infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) permet d'estimer le taux de dissociation du monomère organosilicié et d'obtenir des renseignements sur les mécanismes de dissociation du précurseur organique. Des analyses FTIR des films déposés sont couplées aux analyses de la phase gazeuse et permettent d'établir des corrélations entre la nature des films déposés et la composition chimique du plasma. Ces résultats sont complétés par l'établissement d'un modèle décrivant la cinétique chimique des neutres du plasma 02/HMDSO, à partir duquel l'évolution, dans l'espace interélectrodes, de la concentration de différentes espèces moléculaires est calculée, afin de prédire l'enrichissement en carbone des films déposésThe presented works deal with the investigation of a low pressure oxygen-hexamethyldisiloxane radio- frequency plasma assisting a chemical vapour deposition process used to deposit silicon oxide thin films onto metallic substrates. The first step consists in developing a fluid model to describe the plasma behaviour over a RF period. A particular attention is pa id to the time variation of the electric field and the charged particle densities. Moreover, the relative influence of the electrode ion bombardment and the wave-riding process on the secondary electron creation is pointed out and helps determine working conditions where ion impingement on the electrodes is reduced. Ln a second step, the plasma is studied by means of optical emission spectroscopy and Fourier transform infra-red absorption spectroscopy (FTIR). From the experimental results, the dissociatio~ rate of the organo-silicon monomer is estimated and valuable insights into the dissociation mechanisms of the organic precursor are obtained. FTIR analyses of the deposited films are carried out and coupled with the gas phase characterization, providing correlations between the film and the plasma compositions. These results are completed by a kinetic modelling of the neutral species in the 02/HMDSO plasma. This numerical simulation corn putes the variation of the main species density over the inter-electrode space and especially in the close vicinity of the substrate, allowing prediction of the carbon incorporation in the films
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Bouaziz, Moez. "Caractérisation d'un plasma d'arc à la pression atmosphérique au voisinage de l'anode". Toulouse 3, 1996. http://www.theses.fr/1996TOU30306.
Abstract (sommario):
Le travail developpe dans le cadre de cette these a surtout ete consacre a la caracterisation d'un plasma d'arc a la pression atmospherique au voisinage de l'anode. Pour cela nous avons etudie deux configurations d'arc, la premiere est un arc brulant dans l'hexafluorure de soufre sf#6 compose d'une partie stabilisee par paroi ou a ete etudie le plasma de sf#6 pur, et une partie libre comprenant une anode en cuivre. L'erosion de cette anode a permis l'obtention d'un plasma forme de melange sf#6-cuivre. L'objectif de cette etude etait de mesurer les champs de temperature et de concentration par spectroscopie d'emission afin de les comparer aux predictions obtenues a partir d'un modele elabore dans notre equipe. Les resultats ont montre que l'influence des vapeurs sur les champs de temperature d'un arc brulant dans le sf#6 n'est sensible que si la proportion de cette vapeur est superieure a quelques %. La deuxieme etude a ete realisee a l'aide d'un arc transfere brulant dans l'argon. Les motivations etaient de connaitre dans un premier temps l'influence du materiau de l'anode sur l'accrochage de l'arc et dans un deuxieme temps l'influence des vapeurs metalliques issues de l'erosion de l'anode sur les proprietes de l'arc. Pour cela, trois types d'anode ont ete etudies: cuivre, fer et acier pour des conditions de fonctionnement identiques de l'arc. Les resultats ont montre que d'une part les valeurs de temperature sont plus elevees avec une anode en cuivre qu'avec une anode en fer ou encore en acier. D'autre part, la presence d'une proportion de vapeurs metalliques de l'ordre de 0. 1% entraine un abaissement de temperature de l'ordre de 2000k. Ce refroidissement du plasma est plus marque en presence des vapeurs de fer qu'en presence du cuivre. La determination de la temperature est souvent couplee avec l'hypothese de l'equilibre thermodynamique local (etl). Cependant dans les regions externes de l'arc, cette hypothese risque de ne pas etre realisee. Nous avons donc developpe une etude originale sur les ecarts a l'equilibre pres de l'anode dans l'argon pur et dans le melange argon-cuivre. La technique utilisee consiste a creer une interruption tres rapide de l'arc et enregistrer l'evolution transitoire de l'intensite totale d'une raie. Les mesures a l'extinction ont ete realisees pour plusieurs intensites de courant. Les resultats obtenus ont pu mettre en evidence deux types de comportement des intensites de raies qui peuvent etre interpretes en terme d'equilibre de saha pour les raies d'argon et d'equilibre de boltzmann pour les raies de cuivre. Enfin, nous avons aborde l'etude de l'absorption du rayonnement emis par un arc par le gaz froid qui l'entoure. Pour cela, nous avons mis au point une procedure experimentale permettant de mesurer la part du rayonnement emis par un arc stabilise par paroi brulant dans le sf#6 et absorbe par du sf#6 froid. Les resultats essentiels ont montre que pour une temperature superieure a 10000k, plus de 50% du rayonnement emis par l'arc est absorbe par le sf#6 froid qui l'entoure
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Courrege, Maeva. "Caractérisation des interactions plasma/parois dans un disjoncteur haute tension". Thesis, Toulouse 3, 2017. http://www.theses.fr/2017TOU30162/document.
Abstract (sommario):
Les disjoncteurs à haute tension, présents dans le réseau électrique, permettent d'assurer en toute sécurité la distribution de l'électricité. Lorsqu'un défaut est détecté, ou lors d'une intervention de maintenance, l'ouverture des contacts électriques au sein du disjoncteur entraine l'apparition d'un arc électrique à ses bornes. La protection et la coupure ne seront effectives que lorsque l'arc électrique aura été coupé. De nombreux paramètres, géométriques et physiques entrent en jeu dans la capacité de coupure d'un disjoncteur. L'objectif de ces travaux de thèse consistait à analyser l'impact du plasma sur les différents matériaux constituant le disjoncteur. Une démarche purement théorique est abordée à travers l'utilisation du logiciel commercial ANSYS Fluent. Ces travaux sont menés en collaboration avec la société Siemens qui fournit les données expérimentales indispensables à la discussion et à la validation du modèle. Dans ce travail nous considérons dans un premier temps l'ablation des tuyères en téflon. Ce phénomène est pris en compte dans notre étude, au travers d'un modèle d'ablation basé sur la théorie de T. Christen. L'ablation des parois joue un rôle fondamental sur la montée en pression dans les volumes de chauffage, et a une incidence directe sur la réalisation de la coupure. Ainsi le rôle et la quantification des vapeurs de C2F4 sont discutés et détaillés. La deuxième interaction plasma/matériau qu'il convenait d'étudier est celle avec l'électrode mobile constituée d'un mélange tungstène cuivre. Cette interaction est rarement étudiée au niveau des travaux de la littérature. La mise en place nécessite le développement de modèles de sous couches, en proche voisinage de l'électrode, basés sur des balances d'énergie et de flux qui permettent de déterminer par des approches hors équilibre la température des électrodes et le taux de production de vapeurs. Sur une configuration réelle de disjoncteur les caractéristiques temporelles des grandeurs physiques (température, vitesses, pression) et électriques (courant, tension) sont présentées et discutées dans la phase fort courant. Nous concluons sur la nécessité de considérer l'ablation du C2F4 pour une bonne description de la montée en pression dans les volumes de chauffage car ils conditionnent le soufflage au moment du passage par le zéro du courant, et sur la nécessité de prendre en compte les vapeurs de cuivre car celles-ci sont présentes au passage par zéro du courant et conditionnent alors le pouvoir de coupure du disjoncteurHigh-voltage circuit breakers, present in the power grid, ensure in safety the electricity distribution. When an error is detected, or for a maintenance operation, the opening of the electrical contacts within the circuit breaker causes the appearance of an electric arc at its terminals. Protection and cut-off will only be effective if the electrical arc cut off. Many parameters, geometric and physical, are involved in the breaking capacity of a circuit breaker. The aim of this work is to analyze the impact of plasma on the various materials making up the circuit breaker. A purely theoretical approach is tackled through the use of the commercial software ANSYS Fluent. This work is carried out in collaboration with Siemens, which provides the experimental data necessary for the discussion and validation of the model. In this work, we first consider the ablation of teflon nozzles. This phenomenon is taken into account in our study, using an ablation model based on the theory of T. Christen. The ablation of the walls plays a fundamental role on the rise in pressure in the heating volumes, and has a direct effect on the cut-off realization. Thus, the role and quantification of C2F4 vapors are discussed and detailed. The second plasma / material interaction that should be studied is that with the mobile electrode made of a tungsten copper mixture. This interaction is rarely studied in the literature. The implementation requires the development of sub-layers models in the vicinity of the electrode, based on energy and flux balances, which make it possible to determine by non-equilibrium approaches the temperature of the electrodes and the rate of vapor production. On a real circuit breaker configuration, the temporal characteristics of the physical (temperature, velocities, pressure) and electrical (current, voltage) quantities are presented and discussed in the high current phase. We conclude on the need to consider the ablation of C2F4 for a good description of the rise in pressure in the heating volumes because they condition the blowing at the moment of current-zero and on the need to take into account the copper vapors because these are present at the zero crossing of the current and then condition the breaking capacity of the circuit breaker
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Koné, Aboubakar. "Développement, caractérisation et optimisation d'une source plasma pour la décontamination microbiologique". Thesis, Toulouse 3, 2018. http://www.theses.fr/2018TOU30142/document.
Abstract (sommario):
Des études dans le domaine plasma-biologie ont démontré l'effet biocide des jets plasma à pression atmosphérique (JPPAs), faisant de ces dispositifs une alternative aux traitements classiques de décontamination microbiologique. Le gaz (ou mélange de gaz) utilisé et la puissance injectée dans le plasma ont été identifiés comme des paramètres importants influençant l'efficacité biocide des jets plasmas. Récemment, il a été rapporté qu'un autre facteur pouvait influencer l'effet biocide des jets plasmas : la nature de la cible en interaction avec le jet. Cette thèse propose d'étudier l'influence de la nature d'une cible sur les propriétés physiques et biocides des jets plasmas. Dans un premier temps, le jet plasma a été caractérisé en l'absence de cible à l'aide d'outils de diagnostics électriques (sonde de tension, sonde de courant, oscilloscope) et optiques (caméra ICCD, spectromètre optique). Ainsi, la caméra ICCD a permis l'observation de la propagation d'une onde d'ionisation à des vitesses très élevées (de l'ordre du km.s-1). Dans un second temps, la caractérisation a porté sur l'interaction du jet plasma avec d'une part une cible diélectrique (10-10 S.m-1) et d'autre part une cible conductrice (6.0 107 S.m-1). Les résultats montrent que lorsque l'onde d'ionisation atteint la cible diélectrique, celle-ci se propage de manière radiale sur la surface de la cible formant une onde d'ionisation surfacique. Pour la cible conductrice, un canal s'établit entre la source plasma et la surface de la cible, suivi éventuellement par la propagation d'une onde d'ionisation secondaire de la surface de la cible en direction de la sortie de la source plasma. Enfin, afin d'évaluer l'influence de la nature de la cible sur l'efficacité biocide du jet plasma, des suspensions d'endospores de Bacillus atrophaeus et de bactéries Escherichia Coli ont été utilisées comme indicateur biologique. Les endospores et les bactéries ont été inoculées sur la surface des cibles diélectriques et conductrices, puis exposées au jet plasma. Les résultats montrent des modifications différentes sur le manteau des spores et une efficacité biocide plus élevée pour la cible conductrice comparée à la cible diélectrique. En résumé, cette thèse montre que les effets biocides des jets plasmas doivent être évalués dans les conditions expérimentales qui correspondent à l'application envisagéeStudies in the plasma-biology field have demonstrated the biocidal effect of atmospheric pressure plasma jets (JPPAs), making these devices an alternative to conventional biological decontamination treatments. The gas (or gas mixture) used and the power injected into the plasma were identified as the parameters influencing the biocidal efficacy of plasma jets. Recently, it has been reported that another factor may influence the biocidal effect of plasma jets: the nature of the target in interaction with the jet. This thesis proposes to study the influence of the nature of a target on the biocidal properties of plasma jets. Initially, the plasma jet was characterized in the absence of a target using electrical (voltage probe, current probe, oscilloscope) and optical (ICCD camera, optical spectrometer) diagnostic tools. The ICCD camera allowed the observation of the propagation of an ionization wave at very high velocities (of the order of km.s-1). Secondly, the characterization focused on the interaction of the plasma jet with a dielectric target (10-10 S.m-1) and a conductive target (6.0 107 S.m-1). The results show that when the ionization wave reaches the dielectric target, it propagates radially on the surface of the target forming a surface ionization wave. For the conductive target, a channel is established between the plasma source and the target surface, possibly followed by propagation of a secondary ionization wave from the target surface towards the plasma source outlet. Finally, the influence of the target nature on the biocidal efficacy of the plasma jet was studied. Endospores suspensions of Bacillus atrophaeus and Escherichia coli bacteria were used as biological indicator. Endospores and bacteria were inoculated on the surface of the dielectric and conductive target and exposed to the plasma jet. The results show different changes on the spores coat's and higher biocidal efficiency for the conductive target compared to the dielectric target. In summary, this thesis shows that the biocide effects of plasma jets should be evaluated under the experimental conditions corresponding to the intended applications
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Mecuson, Jaspard Flore. "Oxydation des alliages d'aluminium aéronautiques par plasma électrolytique : caractérisation optique du procédé et étude des cinétiques de croissance des couches". Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2005. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL/2005_MECUSON_F.pdf.
Abstract (sommario):
L'oxydation par plasma électrolytique (PEO) ou oxydation micro-arcs (OMA) est un procédé propre permettant d'élaborer en une seule étape des couches d'oxyde d'aluminium épaisses et mécaniquement très intéressantes sur alliage d'aluminium. La caractérisation optique des décharges, (caméra vidéo rapide et spectroscopie d'émission optique), permet de mettre en évidence deux types de traitement, selon la forme du courant et en particulier du rapport des quantités de charges positives et négatives imposées au système. Les caractéristiques (morphologie, épaisseur, résistancece à la corrosion) et les cinétiques de croissance des couches élaborées sont étudiées et des mécanismes de croissance des différentes sous-couches sont proposées pour chaque type de traitement. A partir de mesures électriques, la modélisation électrique du système électrolyte/couche d'oxyde/substrat est abordée. Des critères permettant de réaliser des couches présentant les propriétés requises sont déduits de ces étudesPlasma electrolytic oxidation (PEO) or micro-arc oxidation (MAO) is a process through which aluminium oxide layer may be grown onto aluminium substrate. Optical characterization of discharges is carried out using fast video imaging and optical emission spectroscopy, allowing us to distinguish between two different kinds of treatment, depending on the current waveform zand especially on the ratio of positive to negative charge quantity applied to the systeme. The characteristics (morphology, thickness, corrosion resistance) and growth kinetics of the coatings are studied. Growth mechanisms for the different sublayers are proposed for each type of treatment. Electric measurements are carried out allowing us to propose an electric modelling of the system. From these studies, criteria are established that enable coatings with the required properties (in terms of thickness and corrosion resistance) to be grown
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Sarroukh, Ouassima. "Caractérisation d'une source de rayonnement extrême-ultraviolet (EUV) par décharge capillaire : mise en évidence du seuil d'ablation des parois". Orléans, 2005. http://www.theses.fr/2005ORLE2009.
Abstract (sommario):
Ce travail concerne l'étude et la caractérisation d'une source de rayonnement Extrême Ultraviolet (EUV) pouvant répondre à diverses applications scientifiques et industrielles en particulier celles liées à la nouvelle génération de la lithographie EUV. Cette source pulsée nommée CAPELLA consiste en une décharge dans un capillaire en alumine où circule un gaz. Ce type de décharge produit un plasma chaud, dense et fortement ionisé émettant dans l'EUV. Les échanges thermiques entre le plasma et la paroi peuvent être suffisamment importants pour que la paroi se trouve ablatée. L'utilisation d'un modèle thermique qui détermine l'évolution temporelle de la température de la paroi permet de calculer le seuil d'ablation. Des mesures spectroscopiques du plasma dans plusieurs plages spectrales ont confirmé la présence de ce seuil pour une densité d'énergie injectée de 350 J. Cm-3. Les résultats des mesures spectroscopiques ont été comparés aux résultats issus du modèle.
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Mage, Lucile. "Caractérisation d'un réacteur plasma de type résonance cyclotronique électronique à antenne longue : évaluation du réacteur pour un processus de dépôt". Toulouse 3, 1997. http://www.theses.fr/1997TOU30174.
Abstract (sommario):
Le sujet porte sur la caracterisation d'un reacteur plasma de type rce de grande longueur. L'outil de diagnostic employe est constitue d'un ensemble de six sondes electrostatiques de langmuir reparties le long du reacteur. Dans une premiere partie du sujet, nous avons presente les differentes etapes qui ont abouti a la mise au point du systeme automatique d'acquisition de la caracteristique i(v). Afin de pouvoir utiliser ce diagnostic en plasma de depot, nous nous sommes attaches a developper un systeme d'acquisition rapide (2000 points en 0. 33s) auquel est adjoint un module de degazage. Un programme de traitement numerique de la caracteristique recueillie a ete developpe. Grace a ce diagnostic que nous avons tout d'abord, employe en plasma d'argon, nous avons reussi a mieux cerner le fonctionnement particulier de notre reacteur. La presence d'une piste magnetique assurant le confinement des especes chargees induit une derice des electrons et des ions le long du reacteur. Nous avons constate que seule la configuration du reacteur permettant a la derive d'entrainer les electrons dans le sens de l'attenuation de l'onde conduit a une condition de decharge relativement homogene en densite. Dans la bonne configuration, une repartition correcte de la densite le long de l'antenne est conditionnee par un couple pression-puissance. Pour realiser des couches minces, nous avons employe un compose organosilicie, l'hexamethyldisiloxane (hmdso). Une condition de decharge relativement homogene en densite n'entraine pas un depot aussi uniforme le long du reacteur. Il semble que la cinetique de croissance ne soit pas seulement correlable a la densite des electrons mais aussi a leur energie. De plus, l'agencement actuel d'une part du systeme de pompage et d'autre part, du systeme d'introduction de gaz, ne favorisent pas l'homogeneite des depots. Les analyses infrarouges n'ont pas montre de modifications significatives de la composition des films.
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Rodrigues, Anthony. "Caractérisation des interactions entre un plasma non-thermique et des matériaux". Thesis, Poitiers, 2013. http://www.theses.fr/2013POIT2288.
Abstract (sommario):
L'étude des interactions entre les espèces actives générées par un plasma non thermique et diverses surfaces de matériaux font l'objet de ce travail.Dans un premier temps, des polymères provenant de la biomasse ont été le sujet de nos recherches. Ils représentent une source importante de molécules plateforme telle que le glucose à partir desquelles peuvent être générés des produits de haute valeur ajoutée. Plus précisément, les effets d'un plasma à décharge à barrière diélectrique sur la structure et la dépolymérisation de l'inuline, de la cellulose et de l'amidon ont été étudiés. Une variation des paramètres électriques et chimiques de la décharge plasma a été effectuée et leurs effets sur les biopolymères évalués afin de comprendre les mécanismes de réaction. Nos résultats ont montré qu'un traitement initial par le plasma permettait d'augmenter considérablement le rendement final en sucre monomère (fructose ou glucose) par rapport au même produit de départ non traité par le plasma (84 et 54% de glucose à partir réciproquement de l'amidon et de la cellulose traités par plasma, au lieu de 65 et 1 % pour les mêmes produits non traités). Cet effet pourrait être du en partie à une dépolymérisation par attaque acide induite au sein du plasma sur les zones amorphes des biopolymères.Dans un second temps, l'étude a porté sur l'élimination des COV par couplage plasma non-thermique et catalyseur. Pour cette étude, nous avons conçu et mis en oeuvre un appareillage original formé par un réacteur plasma-catalyseur permettant une analyse sous atmosphère contrôlée de la surface du catalyseur par spectroscopie IR (DRIFT). Cet appareillage a permis d'étudier la décomposition de quatre COV (isopropanol, acétone, éthanol et toluène) adsorbé sur différents oxydes métalliques (g-Al2O3, CeO2 et TiO2) placés dans la zone de décharge en temps réel (in-situ). Les premiers résultats ont permis d'élucider certaines voies de décomposition de ces différents COVThe interactions between the active species generated by a non thermal plasma and various material surfaces have been studied in this work. In a first part, biopolymers coming from biomass have been the subject of our investigations as they offer a great reservoir for a platform molecule, glucose, from which valuable chemicals can be generated. More specifically, the effects of a dielectric barrier discharge plasma on the structure and depolymerization of inulin, cellulose and starch were evaluated. For that purpose, the electrical and chemical characteristics of the plasma discharge were varied and their effects on the biopolymers evaluated in order to understand the reaction mechanisms. Our results showed that a plasma pre-treatment increased considerably the final monomer yield (in glucose and fructose) compared to the untreated starting material (84 and 54 % yield in glucose from plasma treated starch and cellulose, instead of 65 and 1 % for the same untreated samples). This effect could be partly explained by the depolymerization of the amorphous areas of the polymers by and acid attack within the plasma discharge.In a second part, the study focused on the removal of VOCs by coupling non-thermal plasma and inorganic materials. For this purpose, we designed and implemented an innovative apparatus. It consists of a plasma-catalyst reactor with controlled atmosphere that allows the analysis of the catalyst surface by IR spectroscopy (DRIFT). The decomposition of four VOCs (isopropanol, acetone, ethanol and toluene) adsorbed on different metallic oxides (y-Al2O3, CeO2 and TiO2) placed within the discharge area have been studied in situ using this method. The first results have enlightened the decomposition pathways of the different VOCs
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Soulier, Manon. "Caractérisation et optimisation d'une source plasma pour le traitement de semences dans le domaine agroalimentaire". Thesis, Toulouse 3, 2020. http://www.theses.fr/2020TOU30278.
Abstract (sommario):
La conservation des produits et l'optimisation des rendements sont au centre des préoccupations de l'industrie agroalimentaire afin d'assurer la sécurité alimentaire d'une population mondiale en expansion. Les techniques agricoles actuelles sont majoritairement appliquées sur les semences, à l'origine de tous les aliments, et les premières cibles des contaminants. L'utilisation intensive d'intrants chimiques se révèle nuisible pour la sécurité sanitaire de l'agriculteur et pour la biodiversité. Depuis les années 2010, les plasmas sont étudiés comme alternatives potentielles à ces méthodes pour leurs propriétés biocides, leurs actions dans la germination de semences et pour la dégradation de molécules. Dans ce contexte, un procédé de plasma d'air à basse pression (1 pascal) est étudié et optimisé en vue d'une application au traitement de semences. Les graines sont disposées sur une grille connectée à la masse dans une enceinte sous vide de 80 litres. La source principale est un applicateur micro-ondes (MW) à structure coaxiale régie par le phénomène de résonance cyclotronique des électrons (RCE). L'étude des propriétés fondamentales (espèces excitées, densités et températures électroniques) de ces plasmas à différentes positions dans le réacteur a permis de définir deux régimes de fonctionnement dépendants de la puissance injectée. Une forte densité d'espèces est générée dans la zone de RCE puis diffusée dans l'enceinte. Cette distribution est volumique à basse puissance et dirigée vers les parois à partir de 100 W. Une source radiofréquence (RF) à couplage capacitif est ajoutée en complément. Une étude paramétrique est réalisée en faisant varier la puissance RF. Une puissance RF supérieure à la puissance MW entraîne une densité d'espèces réactives plus importante et plus uniforme en volume. Ces espèces sont susceptibles d'interagir avec les graines. L'efficacité de ce procédé dans les problématiques agricoles est établie à travers deux études distinctes réalisées sur des graines certifiées non traitées par des pesticides. - Les aliments sont susceptibles d'être contaminés par des moisissures causant une décomposition précoce des tissus organiques et la réduction, à termes, des réserves. La faculté de certaines moisissures à produire des mycotoxines, présente un risque sanitaire pour le consommateur (e.g. déoxynivalénol : DON, produit par Fusarium spp.). La flore native de grains de blé tendre panifiable (Triticum aestivum L.) est identifiée avant de quantifier l'efficacité fongicide du plasma sur celle-ci. La dégradation de la mycotoxine DON engendrée par la source MW est estimée sur un substrat de verre et sur les grains de blé. La conservation post-traitement du taux d'humidité et de la teneur en gluten dans la farine de blé, est vérifiée afin d'assurer son utilisation pour la panification.[...]Agri-food industry issues concern food products storage, and yields increase. Since the 1950's, intensive agriculture, chemical pesticides based, and massive irrigation are means used to confront increasing population needs. However, these practices have shown adverse effects on biodiversity and farmers health. Several studies have shown relevant results on cold plasmas fungicidal properties, action on seed germination and on chemicals degradation. A low-pressure air plasma (1 pascal) process was used and optimized for seed treatment. Seeds were placed onto a grounded grid inside an 80 liters reaction chamber exposed to two kinds of plasma. The main source was an electron cyclotron resonance microwave plasma applicator (MW-ECR). Plasma fundamental properties (emitted species, electron densities and temperatures) were measured to map the discharge. This characterization allowed to define two plasma regimes considering the injected power. High species density was generated inside the ECR area. At low-powers, species were diffused inside the plasma volume whereas by exceeding 100 W, they were carried towards the walls. The secondary source was a capacitively coupled radiofrequency plasma source (RF-CCP). The previous plasma parametric study was completed by varying the radiofrequency power. RF power greater than MW power results in higher reactive species density and a volume uniformization of plasma. These species are likely to interact with the seeds. This process efficiency in the agricultural issues of fungal contamination and seed yield optimization was established through two separate studies carried out on seeds which have been certified chemical treatment free. - Seeds represent the first step of the food production chain, constituting most of food products. Fungal contaminants have negative effects on seeds from field to consumer. They are crops spoilers, impacting production yields and food stocks. Molds, such as Fusarium spp. may produce mycotoxins during their metabolism process, responsible on health hazards (e.g. deoxynivalenol: DON or vomitoxin). Plasma discharges fungicidal properties were evaluated on bread wheat seeds (Triticum aestivum L.). Wheat seeds native fungal flora was identified before quantifying their inactivation by the plasma process. The microwave plasma process can face to the substrate matrix effect. This phenomenon was studied by comparing DON degradation onto plate glass carriers and wheat carriers. Post-treated seeds conformity for bread making was evaluated by physicochemical properties such as moisture and gluten contents. Germination yields were also evaluated in order to be consistent with a sustainable agriculture approach. [...]
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Kassir, Abdel Majid. "Spectres radiatifs de plasmas d'air, N2, Ar-N2-H2 à l'équilibre et en déséquilibre thermique : étude théorique et caractérisation d'une décharge micro-ondes". Thesis, Toulouse 3, 2020. http://www.theses.fr/2020TOU30140.
Abstract (sommario):
Le rayonnement émis par les plasmas joue un rôle important dans de nombreuses applications allant du traitement de surfaces aux sciences de l'aérospatial. Dans le cas d'un milieu constitué d'atomes et de molécules tel un plasma, l'analyse de l'émission spectrale de ces espèces permet notamment de remonter à des grandeurs caractéristiques telles que la température et les densités des espèces dans le milieu. Cette étude propose de caractériser un plasma à l'équilibre et faiblement hors-équilibre à travers son rayonnement. Pour ce faire, un code de simulation de spectres radiatifs a été développé afin d'étudier le rayonnement de ces plasmas en fonction de la (des) température(s) caractéristique(s) du milieu et un dispositif expérimental d'une torche micro-ondes permettant de générer un plasma en faible déséquilibre thermique a été mis en place et la décharge a été caractérisée par spectroscopie optique d'émission. La première partie de ce travail situe le contexte scientifique de cette étude par rapport à l'existant et au projet scientifique de l'équipe. Les lois physiques qui régissent les plasmas à l'équilibre et en déséquilibre sont détaillées. Les méthodes de diagnostic basées sur la spectroscopie optique d'émission communément utilisées pour sonder ces plasmas sont présentées. Les logiciels de simulation de spectres radiatifs LIFBASE, SPECAIR et SPARTAN sont décrits à la fin de ce chapitre ; les résultats issus de ces logiciels servent de référence et de comparaison pour le code de simulation développé pour ce travail. La seconde partie traite de la simulation de spectres radiatifs des plasmas à l'équilibre et en déséquilibre thermique. La théorie du rayonnement moléculaire est présentée en détails ainsi que le calcul des niveaux d'énergie d'une molécule diatomique. Les lois de sélection autorisant les transitions radiatives entre ces niveaux et conduisant à la structure particulière des spectres moléculaires sont également discutées. Les spectres simulés via le code numérique mis en place au cours de ces travaux sont comparés avec les spectres de référence pour les systèmes moléculaires d'un plasma d'air et d'argon-azote-hydrogène. Les concordances et les différences observées lors de ces comparaisons sont soulignées ainsi que la nécessité de comparer les spectres calculés avec des spectres expérimentaux afin de juger de la validité de notre modèle et de ceux des logiciels utilisés. La troisième partie de ce mémoire présente l'étude expérimentale mise en place au LAPLACE sur la caractérisation du rayonnement émis par une torche plasma micro-ondes opérant à la pression atmosphérique.[...]Plasma radiation plays an important role in many applications, ranging from surface modification to aerospace sciences. In a medium constituted of atoms and molecules, such as a plasma, the spectral emission analysis of these species allows one to calculate the medium's characteristic temperatures and electron number density. This study aims to characterize a plasma through its radiation in both thermal equilibrium and weak non-equilibrium conditions. To achieve this goal, a radiative spectra simulation code was developed to study the plasma radiation as a function of the medium's characteristic temperature(s). Additionally, a microwave plasma torch experimental setup was assembled allowing the generation of a weak non-equilibrium plasma, which was then characterized by means of optical emission spectroscopy. First, the context of this study will be positioned in respect to the literature and scientific project of the team. The physical laws governing equilibrium and non-equilibrium plasma will be detailed, and optical emission spectroscopy diagnostic methods normally used to probe these plasmas will be presented. In addition, radiative spectra simulation software, such as LIFBASE, SPECAIR, and SPARTAN, will be described at the end of the first chapter; spectra calculated via these software serve as a reference and comparison basis for the code developed for this work. The second part of this study focuses on the radiative spectra simulation of equilibrium and non-equilibrium plasmas. The theory of molecular radiation will be thoroughly reviewed, as will the diatomic molecules energy levels calculation. The selection rules allowing the radiative transitions between these states and leading to the particular structure of molecular spectra will be discussed, and the spectra simulated by our code will be compared to the reference spectra for the molecular systems of an air plasma and an argon-nitrogen-hydrogen plasma. The agreements and discrepancies noted during these comparisons will be underlined, as well as the necessity to compare the calculated spectra with experimental spectra in order to judge the validity of our model and those implemented in the software used as references. The third part of this work presents the experimental study that was led at the LAPLACE laboratory on the characterization of the radiation emitted by a microwave plasma torch operating at atmospheric pressure. The theory of microwaves propagation along a waveguide and the energy coupling efficiency between the microwaves and the plasma will be briefly reviewed. The experimental setup will then be detailed, and the physical conditions for generating and sustaining the discharge will be discussed. [...]
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Bruno, Paola. "Dépôt de films carbonés par des plasmas CVD Argon/Méthane : étude du procédé et caractérisation du matériau". Paris 13, 2005. http://www.theses.fr/2005PA132045.
Abstract (sommario):
Raman spectroscopy [1,2] is a standard nondestructive technique for the characterization of crystalline, nanocrystalline and amorphous carbons and it's generally used to derive the structural information of carbon materials. Raman scattering is an interacton between a photon (generally in the visible range) and the electronic cloud of the molecules or the crystal. He difference in energy between the incoming and the outgoing photons corresponds to an energy of vibrations (phonon for a crystal) of the studied materials. In other words, when a substance is passed through a monochromatic electromagnetic wave, four phenomena generally occur : the reflection, transmision, the absorption and diffusion of the radiation considered. The diffused intensity, dependent on the dispersion of incident energy in all the directions, is generally rather low, about 10̄̄̄̄̄̄. . . . To 10. . . . Times the incident intensity. The major part of the diffused intensity is due to the elastic scattering of the photons on the molecules i. E. Without change of requency and is called diffusion Rayleigh (1871). . . .
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Benmouffok, Malyk. "Caractérisation théorique du plasma lors de l'application d'un courant impulsionnel : application à l'allumage des moteurs". Thesis, Toulouse 3, 2016. http://www.theses.fr/2016TOU30159/document.
Abstract (sommario):
Le contexte économique et écologique difficile ainsi que la réglementation en matière d'émissions de CO2 poussent les industriels de l'automobile à améliorer les moteurs à allumage commandé. L'une des voies d'amélioration envisagées est l'admission de mélanges pauvres ou fortement dilués par des gaz d'échappement (EGR) dans la chambre de combustion. La difficulté de ce type de fonctionnement est l'initiation de l'allumage. Afin de pallier ce problème, les systèmes d'allumage sont étudiés et tout particulièrement l'étincelle. Cette décharge est à l'origine de l'apparition d'un plasma et la compréhension des mécanismes impliqués dans le transfert d'énergie entre ce plasma et le gaz réactif environnant est essentielle. Ce travail s'intéresse à la modélisation de l'étincelle dans sa phase d'arc électrique afin de pouvoir prédire le comportement hydrodynamique de l'arc et la propagation de l'onde de choc. Les modèles transitoires bidimensionnels ou tridimensionnels utilisés sont basés sur le logiciel @ANSYS Fluent couplé à des fonctions utilisateurs développées au sein de l'équipe AEPPT. Ils s'appuient dans un premier temps sur la littérature afin de comprendre le comportement général de la décharge, puis sur des configurations expérimentales utilisées dans le cadre du projet ANR FAMAC. Les simulations sont dans un premier temps et en majorité réalisées dans l'air sur des configurations simplifiées de type pointe-pointe afin de valider le modèle. Ensuite, une étude est faite dans une configuration de réacteur où l'arc est généré entre les bornes d'une bougie d'allumage. Le modèle permet de démontrer le rôle de chacun des paramètres initiaux des simulations ainsi que leur impact sur l'écoulement du plasma. L'influence de la prise en compte du champ magnétique est montrée dans le cadre d'un arc impulsionnel nanoseconde. Enfin, le modèle a permis de montrer le rôle d'un écoulement laminaire latéral en direction d'une décharge de type conventionnelle générée par une bobine d'allumage Audi. L'ensemble de ces résultats pourront être le point de départ d'une étude énergétique sur les systèmes d'allumage ainsi que d'une réflexion concernant la compréhension de l'initiation de la combustionThe economic/ecological context and the CO2 regulation by the "euro" standards lead the automotive industry to improve the spark ignited engines. A way of improvement is the admission of a lean mixture or of a diluted mixture by recirculation of exhaust gases in the combustion chamber. The main difficulty in these conditions is to start the combustion. To overcome this problem, the ignition systems are studied and more particularly the spark. This discharge leads to the apparition of plasma and the understanding of the energy transfer mechanisms between this plasma and the reactive mixture is essential. This work is focus on the modeling of a spark during its electrical arc phase in order to predict the hydrodynamic behavior of the arc and the shock wave propagation. The 2D and 3D transient models are based on ANSYS Fluent coupled with user defined functions developed by the AEPPT team. First, the simulation is based on data from literature review in order to understand the general behavior of the discharge. Then, the model uses experimental configuration developed during the ANR FAMAC project. Simulations are mainly realized in air using simplified configurations (pin-to-pin configurations) in order to valid the model. Then, a study is done in a vessel configuration using real sparkplug geometry. This model allows us to show the role of each initial parameter as well as their impact on the plasma flow. The magnetic field influence is also determined for a nanosecond arc discharge. Finally, the model is used in order to determine the role of a cross flow on a discharge generated by a conventional Audi ignition coil. All these results could be the beginning of an energetic study on ignition systems and could lead to a discussion on the understanding of initiation of the combustion process
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Laurent, Christopher. "Caractérisation expérimentale et optimisation de procédés plasma pour la décontamination de l'AMC (Contamination Moléculaire Aéroportée)". Thesis, Toulouse 3, 2016. http://www.theses.fr/2016TOU30285.
Abstract (sommario):
Un problème majeur en microélectronique est la contamination moléculaire aéroportée qui dégrade les substrats et les masques diminuant le rendement de production des composants. L'utilisation de boîtes de transport en polymères pour le stockage des substrats favorise la contamination moléculaire croisée entre les deux éléments. Il est alors primordial d'avoir un procédé de décontamination des boîtes efficace et rapide. Dans le cadre de cette thèse, plusieurs solutions de décontamination par plasmas ont été étudiées. Les plasmas étaient générés selon quatre couplages énergétiques en utilisant des excitations radiofréquence (13,56 MHz) et micro-onde (2,45 GHz). Ils étaient caractérisés avec une sonde de Langmuir et un spectromètre optique sous différentes conditions expérimentales. Enfin, un protocole de contamination au fluorure d'hydrogène a été développé pour évaluer et comparer l'efficacité de décontamination des procédés plasma à ceux utilisés actuellement en microélectroniqueUn problème majeur en microélectronique est la contamination moléculaire aéroportée qui dégrade les substrats et les masques diminuant le rendement de production des composants. L'utilisation de boîtes de transport en polymères pour le stockage des substrats favorise la contamination moléculaire croisée entre les deux éléments. Il est alors primordial d'avoir un procédé de décontamination des boîtes efficace et rapide. Dans le cadre de cette thèse, plusieurs solutions de décontamination par plasmas ont été étudiées. Les plasmas étaient générés selon quatre couplages énergétiques en utilisant des excitations radiofréquence (13,56 MHz) et micro-onde (2,45 GHz). Ils étaient caractérisés avec une sonde de Langmuir et un spectromètre optique sous différentes conditions expérimentales. Enfin, un protocole de contamination au fluorure d'hydrogène a été développé pour évaluer et comparer l'efficacité de décontamination des procédés plasma à ceux utilisés actuellement en microélectronique
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Bouts, Nicolas. "Synthèse, caractérisation, et propriétés de couches minces nanocomposites nickel/carbone et cuivre/carbone déposées par procédés plasmas". Nantes, 2014. https://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show/show?id=eb3adf1f-744e-4804-b413-fa80c472e4d1.
Abstract (sommario):
Les couches minces monocomposites carbone/métal, constituées de nanoparticules métalliques dans une matrice de carbone amorphe, présentent des propriétés physico-chimiques spécifiques et modulables selon leur microstructure et composition. La morphologie et la microstructure de ces matériaux sont explorées sur une grande plage de composition chimique en utilisant des techniques de microscopie électronique, EDX, XPS, DRX et spectroscopie Raman. L'influence de la nature du métal sur la microstructure et les propriétés électriques des couches minces nanocomposites métal/carbone a été étudiée pour deux métaux : le nickel et le cuivre. Les couches ont été déposées par deux procédés plasmas différents : l'un combinant la pulvérisation cathodique magnétron de la cible métallique (nickel ou cuivre) et le dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma de méthane et d'argon, et l'autre consistant en la pulvérisation simultanée de la cible métallique et d'une cible de graphite. L'étude des propriétés électriques de ces matériaux met en évidence un phénomène de percolation électrique des grains métalliques. Les propriétés du catalyseur pour la croissance des nanotubes de carbone et de piézorésistivité des couches à base de nickel ont été étudiées. Une nouvelle méthode de synthèse de couches de carbone nanoporeuses, par gravure sélective du cuivre contenu dans les couches nc-Cu/C, a aussi été élaboréeNanocomposite metal/carbon thin films, consisting of metal rich nanoparticles embedded in an amorphous carbon matrix, present specific and tunable physicochemical properties, depending on the chemical composition of thin films. The morphology and the microstructure of these materials have been explored on a wide range of chemical composition using electronic microscopy, EDX, XPS, XRD, and Raman spectroscopy. The influence of the metal nature on the nanocomposite metal/carbon thin film microstructure and electrical properties was studied for two metals : nickel and copper. The thin films were deposited using two different plasma processes : a first one combining the magnetron sputtering of the metal target (nickel or copper) and the plasma enhanced chemical vapour deposition in an argon/methane gas mixture, and the other one consisting in the cosputtering of metal and graphite targets. The study of the electrical properties highlighted an electrical percolation phenomenon. The catalytic properties for the carbon nanotubes growth and the piezoresistive behavior of nickel based thin films were studies. In addition, an original method based on the selective etching of copper nanoparticles contained in nc-Cu/C thin films was developed, leading to the synthesis of nanoporous carbon electrodes
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Begou, Thomas. "Conception, réalisation et caractérisation de composants photoniques intégrés à base de matériaux diélectriques élaborés par procédés plasmas". Nantes, 2008. http://www.theses.fr/2008NANT2109.
Abstract (sommario):
Ce travail de thèse est consacré à la conception, la réalisation et la caractérisation de composants photoniques intégrés à base de matériaux diélectriques élaborés à basse température, sur substrat silicium, par procédé de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD). La fonction principalement visée est le guidage optique en configuration monomode. Les guides d'ondes sont conçus et simulés par des approches analytiques, déduites du formalisme des ondes électromagnétiques de Maxwell. Cette étape conduit aux dimensionnements du cœur et de la gaine de structures multi ou monomodales. Une première famille de guide de type Si/SiO2/SiOxCyHz est développée à partir de matériaux organosiliciés élaborés en plasma de mélange oxygène/hexaméthyldisiloxane. La caractérisation optique de ces films est réalisée par ellipsométrie spectroscopique. Les pertes optiques, associées à une propagation monomode transverse électrique (TE) ou transverse magnétique (TM), sont mesurées à partir d'un banc d'injection micronique équipé d'un laser à 670 nm. De nouveaux matériaux, à base d'oxyde de titane, particulièrement adaptés au développement d'une photonique à fort degré d'intégration (indice de réfraction élevé) ont été synthétisés à partir d'isopropoxyde de titane (TIPT) utilisé avec gaz porteur et dilué dans l'oxygène. Des propriétés potentiellement intéressantes ont été obtenues pour de fortes dilutions du TIPT. Une amélioration sensible des propriétés optiques (nTiO2=2,36 à 633 nm) et une densification des couches sont mises en évidence lorsque les échantillons sont synthétisés avec une faible polarisation radiofréquence (13,56 MHz) appliquée au niveau du porte substratThis work is devoted to the design, fabrication and characterization of integrated photonic devices based on dielectric materials grown at low temperature, on silicon substrate, by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). The functional property mainly aimed is the waveguiding in monomode configuration. Waveguides have been designed and simulated by the way of analytical approaches derived from the Maxwell electromagnetic wave formalism. This step leads to the core and cladding sizing for multi or monomode devices. A first class of Si/SiO2/SiOxCyHz waveguides is developed from organosilicon materials deposited in oxygen/hexamethylidisiloxane plasma. Optical characterization of these thin films is performed by spectroscopic ellipsometry. Optical losses corresponding to a monomode transverse electrical (TE) or transverse magnetical (TM) propagation are measured through a micronic injection bench equipped a 670 nm laser. New materials, close to titanium dioxide, well suited to the development of highly integrated photonics (high value of the refractive index) have been synthesized from titanium isopropoxide (TIPT) used with a carrier gas and diluted in oxygen. Potentially interesting properties have been obtained when the titanium precursor is highly diluted. A significant improvement of the optical properties (nTiO2=2. 36 à 633 nm) and a densification of the layers are observed when the samples are elaborated with a low radiofrequency polarization at the level of the substrate holder
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Magistrini, Catherine. "Caractérisation in-situ par ESCA de surfaces de polyethylène téréphtalate (PET) traitées dans la post-décharge d'un plasma oxygène de type micro-onde et caractérisation du vieillissement des surfaces après traitement". Lyon 1, 1992. http://www.theses.fr/1992LYO10117.
Abstract (sommario):
Le couplage d'un spectrometre esca et d'un reacteur de plasma type micro-onde a permis la caracterisation in-situ des modifications induites sur la surface du polyethylene terephtalate (pet), par les especes chimiques contenues dans la post-decharge d'un plasma d'oxygene. Le polyethylene basse densite (pe) nous sert d'etalon pour caracteriser chimiquement les modifications apportees par un tel traitement. Cette etude passe en revue l'influence sur le resultat obtenu, des principaux parametres conditionnant le plasma: la pression, le debit d'oxygene et le temps d'exposition. Partant de cette systematique, les mecanismes reactionnels induits par le plasma sont deduits et leurs impacts sur la fonctionnalite de ces surfaces proposes. L'oxygene atomique a un role primordial vis-a-vis de l'oxydation du pet, il est le responsable du processus d'initiation par voie radicalaire. Cependant, l'oxygene atomique, en se recombinant sur la surface du polymere libere une energie suffisante pour rompre n'importe quel type de liaison covalente, et donc, la contre partie de son role moteur dans l'oxydation reside dans une degradation de la surface, due a une sur-oxydation. Finalement, une etude du vieillissement des surfaces en fonction du milieu de stockage: vide, air, eau et hexane, complete ce travail. Dans l'air, la perte des fonctions oxydees est certainement le resultat de la migration des fragments oxydes de bas poids moleculaires vers le volume d'une part, et du retournement des chaines plus longues d'autre part, afin de minimiser l'energie de surface. Par immersion dans un liquide polaire, le processus dominant est la dissolution et l'entrainement mecanique des fragments de bas poids moleculaires oxydes. Plus la degradation de la surface est importante, plus ce lavage est efficace
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Garcia, barros Maxime. "Développement et caractérisation de procédés de gravure des espaceurs Si3N4 et SiCO pour la technologie FDSOI 14nm". Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAT028/document.
Abstract (sommario):
Les gravures par plasma pour les technologies sub 14nm nécessitent de bien contrôler la gravure de couches très minces de l’ordre du nanomètre, tout en contrôlant la dimension latérale des structures gravées au nanomètre près. Pour les gravures espaceurs, 3 nouveaux défis apparaissent. Le premier est d’obtenir une grande sélectivité des matériaux utilisés par rapport au silicium car l’utilisation de couches d’arrêt est proscrite du fait des contraintes dimensionnelles. Les couches à graver deviennent très fines de l’ordre de 5nm à 6nm, et l’épaisseur de la couche réactive est de 3 nm. Le second défi est le contrôle des dommages induits par le plasma sur la couche silicium leurs effets sur les performances du transistor. De plus pour différencier les zones NMOS et PMOS nous utilisons des croissances sur le silicium par épitaxie. Cette technique est très sensible à l’état de surface et à la contamination. Il faut donc laisser une couche de silicium le plus intact possible. Le dernier est le contrôle du retrait du masque dur et de la hauteur des espaceurs. Cela peut entraîner une épitaxie parasite empêchant la réalisation des transistors.Des études préliminaires ont montré l’intérêt d’utiliser des plasmas à bias pulsé couplé à un ajout de tétrachlorure de silicium afin de réduire la consommation et l’endommagement de la couche de silicium. Nous proposons d’évaluer la nouvelle fenêtre de procédé obtenue ainsi que l’impact de ce procédé sur les performances électriques des circuits-intégrés.Une seconde partie de l’étude sera consacré à l’étude d’une approche novatrice de la gravure des espaceurs. Elle consiste dans un premier temps à modifier la couche que nous voulons retirer par un plasma d’ions légers dans un réacteur de gravure conventionnel. Ce plasma implanté est ensuite retiré sélectivement au plasma non modifié par un bain d’acide fluorhydrique. Nous utiliserons des analyses FTIR, XPS et SIMS afin de caractériser les matériaux modifiés et de comprendre les mécanismes de gravure.Enfin nous évaluerons la compatibilité de ces procédés avec la gravure d’un matériau à basse permittivité : le SiCOPlasma etching for sub 14nm technological nodes require a precise control of the etching of thin nanometer-sized layers, while controlling the lateral dimension of nanometer-scale structures. For spacers etching, the 3 mains challenges appear. The first is to obtain high selectivity of the spacer’s materials with respect to silicon or silicon germanium. The use of a chemistry with a stop layer on silicon is prohibited because of the dimensional constraints. The order of the layers to be etched is of 5nm to 6nm and the thickness of the reactive layer is of 3nm. The second challenge is the control of the damaged induced by the plasma on the silicon layer and their effects on the electrical performances. Moreover, an epitaxial growth is used differentiate the NMOS and PMOS zones. This technique is very sensitive to the surface state condition and the contamination. The silicon layer should be as intact as possible. The last challenge is the control of the hard mask consumption or the spacer height. It can lead to an epitaxial growth preventing the transistors realization.Preliminary studies have shown that the use of a bias pulsed plasma coupled with the adding of tetrachlorosilane SiCl4 allows to reduce the consumption and the damaged induced of the silicon layer. We will study the new process window obtained, as well as the impact of this new process on the electrical performances of the integrated circuits.A second part of the study will focus on a new approach for the spacers etching. It consists initially in modifying the layer that we want to remove by a light ion plasma in a conventional etching reactor. The modified layer is then remove selectively to the unmodified layer by a hydrofluoric acid. We performed FTIR, XPS et SIMS analyses to characterize the modified materials and to understand the etching mechanisms.Finally, we will evaluate the compatibility of these processes with the etching of a low-k material: SiCO