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Dissertations / Theses on the topic 'Ions ionisés'
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Collet, David. "Spectroscopie laser haute sensibilité des ions moléculaires en phase gazeuse : étude des ions N2+, Cl2+ et HBBr+." Lille 1, 2000. https://pepite-depot.univ-lille.fr/RESTREINT/Th_Num/2000/50376-2000-278.pdf.
Full textAbstract:
Les ions moleculaires en phase gazeuse presentent, de part leur forte reactivite, un interet majeur en astrophysique ainsi que pour les plasmas utilises dans la gravure des surfaces de metaux et de semi-conducteurs. Nous avons developpe un spectrometre laser uv dedie a leur etude spectroscopique a haute resolution. Un faisceau laser uv monomode continu est obtenu par le doublage en frequence dans une cavite externe d'un faisceau laser visible produit par un laser a colorant accordable en frequence. La faible largeur spectrale de ce rayonnement (fwhm 1 mhz) a permis d'associer des techniques de modulation de vitesse et de soustraction de bruit, permettant une detection des ions sensible et selective via leur spectre d'absorption (structure electronique, de vibration, et de rotation). Les etudes de faisabilite menees sur oh + et n 2 + ont confirme la validite de ce nouveau spectrometre uv. Des resultats originaux ont ete obtenus sur le systeme b 2 u + x 2 g + de n 2 +. L'utilisation d'un hamiltonien standard prenant en compte les perturbations observees a permis la determination de constantes moleculaires deperturbees et l'observation d'un effet d'interference. L'amelioration generale du spectrometre a favorise l'observation de nouvelles bandes chaudes du systeme a 2 u x 2 g + de n 2 + qui ont ainsi permis la caracterisation de l'etat a jusqu'a v = 14. Le type de decharge electrique utilise au laboratoire a ete caracterise pour n 2 + par les temperatures de rotation, de vibration et de translation. Nos etudes se sont poursuivies avec la premiere observation dans l'uv de cl 2 +. L'analyse d'une partie des spectres a permis la premiere mise en evidence de perturbations localisees. A l'universite de cambridge, nous avons observe pour la premiere fois la molecule protonee hbbr + via la bande fondamentale v 3 en utilisant un spectrometre infrarouge a diode laser.
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Himoudi, Abdelilah. "Simulation numérique de la cinétique des ions dans les gaz rares faiblement ionisés : détermination des données de base." Toulouse 3, 1993. http://www.theses.fr/1993TOU30171.
Full textAbstract:
Ce travail est consacre a l'etude du transport des ions et a la determination des donnees de bases des ions necessaires a la modelisation des decharges electriques. Un rappel bibliographique est d'abord effectue sur les methodes de determination theoriques et experimentales des parametres de transport et des sections efficaces des ions afin de montrer les lacunes et les limitations concernant la precision et les intervalles d'energie ou de champ electrique reduit e/n. Puis, les equations cinetiques, permettant la simulation des experiences de mesure des parametres de transport des ions, sont decrites en insistant sur la difficulte specifique a l'operateur de collision ion-atome. Ensuite, un algorithme monte carlo s'affranchissant de cette difficulte et considerant correctement la cinematique de la collision a ete developpe pour etudier le transport des ions dans leurs gaz parents, non parents et dans les melanges de gaz. Une etude bibliographique sur les donnees de base des ions a montre la necessite de completer ou de determiner, a l'aide d'une methode de deconvolution des parametres de transport, les sections efficaces de collision ion-atome des ions dans les gaz rares surtout aux faibles valeurs de l'energie relative ou les mesures sont quasi inexistantes. Apres avoir analyse et montre la non-validite des lois macroscopiques habituelles (loi de blanc ou relation de viehland et mason,. . . ), l'ensemble des sections efficaces ainsi obtenues a permis de determiner, a l'aide de la methode de monte carlo, les parametres de transport pour un large intervalle de champs e/n (jusqu'a 10 000 td) des ions (h#+, he#+, ne#+, ar#+, xe#+) dans les gaz rares et leurs melanges (he-xe, ar-ne)
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Essabaa, Said. "Interaction d'ions lents extrêmement chargés avec les gaz et les solides." Paris 11, 1988. http://www.theses.fr/1988PA112205.
Full textAbstract:
Étude expérimentale de la capture d'un ou plusieurs électrons par ar(17+) ou ar(18+) à partir de cibles gazeuses, par spectrométrie de rayons x : elle conduit à la formation d'états de Rydberg (n = 9,10) préférentiellement dans des états a moments cinétiques les plus élevés (l = 6 à 9); la capture double dominante donne des états doublement excités de grand moment cinétique, stables vis-à-vis de l'auto ionisation. Etude comparative avec des cibles solides pour des énergies d'impact de quelques kev a 20 kev : il y a capture d'un nombre considérable d'électrons au voisinage de la surface et les ions produits par rayonnement avant d'entrer en collision avec la surface
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Bernard, Corine. "Etude d'un plasma à résonance cyclotron électronique par spectroscopie dans la gamme du visible." Lyon 1, 1996. http://www.theses.fr/1996LYO10274.
Full textAbstract:
Une nouvelle source d'ions a resonance cyclotron electronique est developpee pour de l'implantation ionique. Cette source compacte, realisee entierement en aimants permanents emploie un generateur micro onde d'une frequence de 2,45#g#h#z afin de diminuer son cout. Un acces direct au plasma permet l'injection d'echantillons metalliques dans le plasma qui sont evapores soit directement, soit par l'intermediaire d'un micro four, pour creer des faisceaux d'ions metalliques. Dans un but de comprehension et d'amelioration des sources, on etudie des plasmas d'helium pur, d'argon, ou de melange helium argon, pour deux sources d'ions productrices de moyens etats de charge et d'ions multicharges. Divers diagnostics sont utilises pour cette etude: l'interferometrie micro onde, la spectroscopie visible et la spectrometrie de masse. Ces diagnostics conjugues de maniere simultanee permettent de determiner la densite moyenne d'elecrons libres a l'interieur du plasma, et de l'energie moyenne des ions, et les especes ioniques extraites de la source. Le diagnostic de spectroscopie visible permet de mettre en evidence a l'interieur du plasma et de maniere passive l'evolution des particules neutres et des ions, ainsi que la presence d'atomes (d'ions) fortement excites. L'etude de rapports d'intensite de raies d'emission de l'helium est realisee, afin d'etablir l'ordre de grandeur de l'energie moyenne des electrons du plasma. Une etude similaire effectuees sur des raies de l'argon montre de maniere qualitative que la temperature electronique est plus forte en melange de gaz qu'en argon pur. A partir de l'etude de la largeur a mi hauteur des raies d'emission, on verifie pour la premiere fois dans des sources d'ions de fort confinement magnetique, que la temperature ionique est faible et resulte de l'echange d'energie entre les electrons et les ions et d'un effet d'acceleration des ions par des champs electriques
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Barakel, Damien. "Implantations d'ions H+ et BF2+ dans du silicium par faisceau et immersion plasma. Application aux cellules solaires." Aix-Marseille 3, 2004. http://www.theses.fr/2004AIX30065.
Full textAbstract:
La technique d'implantation d'ions par faisceau est actuellement bien maîtrisée dans le silicium. Elle pourrait être remplacée par l'immersion dans un plasma. Dans ce travail nous examinons les effets de l'implantation à forte dose d'ions hydrogène par les deux techniques précédentes ainsi que la formation de jonctions P+-N par un plasma de BF3. Nous montrons que l'hydrogène peut former des donneurs peu profonds et que du silicium de type P est converti en type N, au voisinage de la surface implantée, à une profondeur correspondant au parcours projeté. Des plaquettes de silicium multicristallin ont été améliorées par immersion dans un plasma d'hydrogène, par suite de la passivation des imperfections volumiques. Des jonctions très peu profondes peuvent être obtenues par dopage par immersion dans un plasma de faible énergie. Des cellules solaires ont été préparées en utilisant les deux techniques d'implantationIon beam implantation technique is currently used in silicon technology, however it could be replaced by plasma immersion ion implantation. In this work we investigate the effects of a heavy hydrogen ion dose implantation by both preceding techniques, as well as the formation of P+-N junctions by BF3 plasma ion immersion. We have found that hydrogen can form shallow donors and that P type silicon can be converted in N type, close to the surface, at a depth corresponding to the projected range. Multicrystalline silicon wafers were improved after hydrogen plasma immersion, due to the passivation of bulk imperfections. Ultra shallow junctions can be obtained by plasma immersion doping at low energy. Solar cells have been prepared using both techniques
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Berlemont, Pierre. "Etude de la temperature des ions negatifs et resultats de simulations numeriques des plasmas multipolaires d'hydrogene." Caen, 1990. http://www.theses.fr/1990CAEN2030.
Full textAbstract:
Une nouvelle technique de diagnostic, le photodetachement a deux lasers, est decrite. Elle permet de mesurer la vitesse thermique des ions negatifs et est appliquee ici au plasma d'hydrogene d'une source multipolaire. Une etude theorique de la dynamique du plasma engendree par le photodetachement dans les instants qui suivent le tir laser, a l'aide des equations de vlasov et poisson, permet de deduire des mesures la temperature des ions negatifs. Les resultats montrent que ceux-ci sont plus chauds que prevus par la theorie a leur formation. Par ailleurs, nous presentons des resultats de simulations de differentes sources de production en volume d'ions negatifs effectuees sur un code numerique zero-dimensionnel. En particulier, les spectres des molecules d'hydrogene vibrationnellement excitees sont confrontes avec des resultats experimentaux. Ces comparaisons font ressortir un bon accord qualitatif general, voire quantitatif sur beaucoup de valeurs, et permettent la validation du code utilise
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Devynck, Pascal. "Étude de la répartition spatiale des ions H⁻ et de leur vitesse dans une décharge multipolaire d'hydrogène." Paris 11, 1988. http://www.theses.fr/1988PA112032.
Full textAbstract:
La distribution spatiale des ions H⁻ dans une source multipolaire cylindrique d'hydrogène est étudiée. On mesure les paramètres du plasma, ainsi que la densité d'ions négatifs le long de l'axe de la source et le long d'un rayon. Sur le profil axial, la polarisation de la première électrode de l'extracteur met en évidence un phénomène d'accumulation des ions H⁻ dans une région de champ magnétique transverse située devant le trou d'extraction et conduisant à une augmentation du courant d'ions extrait. Le profil radial montre une accumulation des ions H⁻ près de la paroi cylindrique par un mécanisme similaire à celui élucidé lors de l'étude du profil axial. Enfin, la technique de photo détachement développée précédemment pour la mesure de la densité des ions H⁻ est appliquée à la mesure des vitesses des ions H⁻ dans le plasma.
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Perona, Anna. "Evolution of suprathermal particles during reconnection events in magnetized plasmas." Aix-Marseille 1, 2008. http://www.theses.fr/2008AIX11035.
Full textAbstract:
Trois sont les problèmes liés à la reconnexion magnétique dans des plasmas avec particules énergétiques étudiés dans cette thèse. 1) Stabilité résistive d'un plasma avec des électrons découplés après une disruption. Résultats : dans ce plasma, les propriétés linéaires du mode tearing sont semblables à celles du mode tearing classique. Des différences se manifestent dans la phase non-linéaire de l'instabilité. 2) Dynamique des électrons suprathermiques pendant la reconnexion non-collisionnelle. Résultats : la fermeture isotherme du modèle analytique décrivant la reconnexion n'est pas confirmée par la température électronique pendant la phase non-linéaire du procès. 3) Dynamique des ions rapides pendant les oscillations à dents de scie. Résultats : aucun ion se trouvant initialement dans la région centrale du tokamak, ne termine sa trajectoire en dehors de cette région. La topologie des orbites des ions n'est sensiblement modifiée que si la perturbation croît exponentiellement.
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Depret, Gilles. "Simulation eulérienne de Vlasov pour l'étude de la turbulence ionique dans les plasmas de tokamak." Nancy 1, 1999. http://www.theses.fr/1999NAN10245.
Full textAbstract:
La réaction de fusion thermonucléaire contrôlée est un moyen d'obtenir de l'énergie à partir de ressources pratiquement illimitées. Les fortes températures de réaction mises en jeu (quelques centaines de millions de degrés) nécessitent de confiner le plasma (gaz de particules ionisées) dans une enceinte immatérielle. Ce confinement est réalisé soit à l'aide de lasers (fusion inertielle), soit à l'aide de champs magnétiques intenses. Nous nous intéressons dans cette thèse à la fusion par confinement magnétique dans les tokamaks et notamment à une instabilité que l'on rend responsable de la dégradation du confinement : l'instabilité d'ions piégés. La configuration magnétique d'un tokamak est telle que les particules suivent les lignes de champ magnétique s'inscrivant sur des tores emboîtés les uns dans les autres. Toutefois, toutes les particules ne présentent pas le même mouvement au sein du plasma et certaines sont ainsi piégées dans des miroirs magnétiques locaux. La présence d'un gradient de température ionique favorise un transfert d'énergie onde-particule à la fréquence de précession des ions piégés et génère ainsi l'instabilité. Nous faisons appel à la simulation numérique pour son étude. Un code Vlasov utilisant une méthode originale de résolution, la méthode semi-Iagrangienne a ainsi été mis au point. La grande stabilité de ce schéma numérique et son adéquation au calcul parallèle nous ont permis de tester avec succès ce code en le comparant au modèle théorique des modes d'ions piégés pour des simulations proches du seuil d'instabilité. En particulier, les taux de croissance issus des simulations sont en très bon accord avec ceux donnés par une théorie linéaire que nous avons développée. Nous sommes donc capable de suivre le développement d'une instabilité et de la caractériser par son seuil, par son taux de croissance et par son comportement en phase de saturation (calcul du flux de chaleur).
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Rocher, Joe͏̈lle. "Dynamique d'un nuage d'ions piégés et application à la mesure de cinétique de collisions ion-molécule lentes." Aix-Marseille 1, 1998. http://www.theses.fr/1998AIX11033.
Full textAbstract:
Le travail presente porte sur l'application des techniques de confinement en piege quadripolaire a l'etude de reactions ion-molecule, en particulier d'echange de charge entre n#+ et n#2. Cette reaction endothermique (seuil theorique a 1,05 ev) et lente (k#r < 10#-#1#1 cm#3s#-#1) entre dans la modelisation de la haute atmosphere et dans de nombreuses etudes aeronomiques. Elle connait actuellement un regain d'interet, compte tenu des developpements de nouvelles techniques de mesures. Dans ce contexte, un nuage pur d'ions n#+ a ete cree et piege. Son energie cinetique moyenne a ete mesuree par une methode de temps de vol, a travers le diagramme de stabilite des trajectoires, pour des frequences de confinement de 500 khz, 1 mhz et 1,5 mhz. L'etalonnage du profil est obtenu par la simulation tridimensionnelle du parcours complet de 10#6 ions (depuis leur creation jusqu'a leur detection) avec une precision d'environ 0,4 ev. Les evaluations ont revele que le piegeage a q#z eleve (q#z>0,6) dans un puits de potentiel spherique favorise l'obtention d'un nuage chaud et que dans le cas d'un potentiel asymetrique, le min(d#z ; d#r) joue le role de limitant de l'energie cinetique. L'etude des proprietes spectrales du nuage a fait la preuve de l'anharmonicite du potentiel de confinement. Les observations experimentales de defauts de piegeage du n#+, assorties de developpements theoriques (dans le cadre de l'approximation du pseudo-potentiel) ont permis de mettre en evidence des conditions de couplages entre les composantes axiales et radiales (jusqu'alors seulement observes dans notre laboratoire) et entre les composantes du micro- et du macro-mouvement. Les connaissances acquises ont permis la proposition d'un protocole experimental pour l'etude de la collision reactive. Il repose sur la mesure de l'amplitude de la resonance #z d'ions (m/e = 28) sur un spectre en frequence du mouvement, en fonction du temps d'evolution des ions dans le piege. Les premiers resultats de la mesure sont presentes.
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Zaïm-Bilheux, Hassina. "Design and initial comparative evaluation studies of conventional "surface" and new concept "volume"-type, all permanent magnet electron cyclotron resonance (ECR) ion sources." Versailles-St Quentin en Yvelines, 2003. http://www.theses.fr/2003VERS0008.
Full textAbstract:
Les sources d'ions à "Résonance cyclotronique d'électrons"(RCE)constituent, à l'heure actuelle, le meilleur choix parmi les sources existantes en ce qui concerne la production des faisceaux continus d'ions positifs hautement chargés. Ces sources produisent des rapports charge-sur-masse très élevés (jusqu'à 0,35 pour l'uranium) et des intensités par charge du [microampère] au mA, ce qui fait leur succès auprès des accélérateurs d'ions lourds à haute énergie. Depuis la naissance du concept dans les années 1970, leurs performances ont régulièrement progressé (amélioration du confinement du plasma, utilisation d'ondes électromagnétiques à fréquence élevée, amélioration de la qualité du vide, addition d'électrons "froids", disque polarisé, effet Malter et utilisation d'un gaz plus léger). Récemment, il a été suggéré que les performances des sources RCE pouvaient être notablement améliorées en augmentant le volume de résonance soit en étendant la zone d'induction résonante soit en élargissant la bande HF de l'onde. Une source RCE à aimants permanents fonctionnant à la fréquence 6 GHz, avec la possibilité de créer un large volume de plasma résonant, a été dessinée, construite et testée au Laboratoire National d'Oak Ridge (ORNL), en avant-première. Le champ magnétique est flexible, de sorte qu'il peut être configuré en champ plat("volume") ou en champ conventionnel à B minimum ("surface") afin de pouvoir comparer directement les performances des deux types de sources dans des conditions expérimentales équivalentes. Les résultats expérimentaux préliminaires montrent que la source à champ plat surpasse celle en champ conventionnel, en terme de distribution de charge et d'intensitéECR ion sources are clearly the best choice of existing sources for the generation of CW beams of highly charged ions, and therefore, they are at a premium for high-energy accelerator-based applications. The technology of the source has slowly but steadily advanced over the past several years (improvement in plasma confinement; use of very high frequency microwave radiation; improvement in vacuum quality; supplementing their plasma discharges with cold electrons; biased disks; and gas mixing effect). Recently, it has been suggested that their performances can be significantly further enhanced by incresing the physical sizes of their ECR zones in relation to the sizes of their plasma volumes (spatial and frequency domain methods). A 6 GHz, all-permanent magnet ECR ion source with à large resonant plasma volume has been designed, constructed and initially tested at the Oak Ridge National Laboratory. The conventional minimum-B("surface") resonance conditions so that direct comparaisons of the performances of the two source types can be made under identical operating conditions. According to initial test results, the flat-B source performs better than its conventionnal-B conterpart, in terms of charge-state distribution and intensity within a particular charge-state. This is attributable to the very large ECR zones present in the source and their locations with respect to the launch direction of the RF power
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Rebont, Cyril. "Etude d'une colonne de plasma magnétisé par fluorescence induite par laser." Aix-Marseille 1, 2010. http://theses.univ-amu.fr.lama.univ-amu.fr/2010AIX11056.pdf.
Full textAbstract:
L'étude expérimentale des plasmas linéaires magnétisés était jusqu'à présent réalisée à l'aide de sondes de Langmuir, de réseaux de sonde, de spectroscopie ou plus récemment par imagerie rapide. Dans ce travail de thèse, un autre diagnostic, la Fluorescence Induite par Laser (FIL) résolue en temps, a été mis en place sur la machine à magnétoplasma linéaire MISTRAL. Ce diagnostic permet d'obtenir localement la fonction de distribution en vitesse résolue en temps des ions Argon. La machine MISTRAL produit un plasma magnétisé linéaire limité par un diaphragme circulaire de 10cm de diamètre. On observe, suivant les conditions expérimentales, une extension radiale du plasma en dehors de la zone d'ionisation, en rotation sous la forme d'un ou deux « bras » spiraux. A partir des fonctions de distribution, l'évolution spatiale et temporelle de la vitesse, des fluctuations de densité et du champ éléctrique est calculée. Ces mesures novatrices permettent de montrer la complexité du mouvement ionique, différent d'une dérive de type ExB ou d'une rotation en bloc du plasma comme souvent supposés. On notera également des différences entre les deux modes observés notamment la fréquence de rotation par rapport à la fréquence cyclotron ionique. Ce travail ouvre la voie vers de nouvelles analyses théoriquesThe experimental study of linear magnetized plasmas was previously performed using Langmuir probes, spectroscopy or more recently fast imaging. In this thesis, another diagnotic, time resolved Laser Induced Fluorescence (LIF) , was implemented in the linear magnetoplasma device MISTRAL. This diagnostic provides the instantaneous Argon ion velocity distribution function. The MISTRAL device creates a linear magnetized plasma limited by a 10 cm circular aperture. We observe, for different experimental conditions, a radial rotation of an extension of the plasma outside the area bounded by the diaphragm. This extension has the form of one or two spiral "arms". From the distribution functions, the temporal fluctuations of density, velocity and electric field are calculated. These innovative measurements show that the ion motion is more complex than the expected ExB drift. The plasma does not rotate in block as has often been assumed. One has to notice that differences exist between the two observed modes, specially on the rotation frequency as compared to cyclotronic frequency. This work opens the path to new exciting theorical analysis
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Leblond, David. "Simulation des plasmas de tokamak avec XTOR : régimes des dents de scie et évolution vers une modélisation cinétique des ions." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/docs/00/61/84/53/PDF/these.pdf.
Full textAbstract:
Nous présentons une étude numérique des dents de scie dans un plasma de tokamak ohmique avec le code XTOR-2F. Cette étude est à notre connaissance la première à explorer la dynamique au long terme du kink interne. La MHD résistive prévoit deux régimes distincts : oscillations stables ou régime saturé hélicoïdal. Les dérives diamagnétiques stabilisantes permettent de retrouver des dents de scie pour des paramètres expérimentaux pertinents. On détaille aussi les contributions faites à la transition du code vers le code hybride MHD-cinétique XTOR-K, pour coupler effets cinétiques et fluides. On a choisi un modèle cinétique full-f, full-orbit couplé à la partie fluide par un algorithme Newton-Krylov/Picard stable vis-à-vis des modes MHD fondamentaux. L'avancée des particules est faite par l'algorithme de Boris, adapté en géométrie torique. Les invariants du mouvement ne dérivent pas numériquement. Différentes méthodes, entre autres un filtrage temporel numérique, sont envisagées pour réduire le bruit sur le tenseur de pression particulaireWe present a numerical study of sawtooth in ohmic tokamak plasmas with the XTOR-2F code. This study is, to our knowledge, the first to explore the long-term dynamics of the internal kink. Resistive MHD gives two regimes : stable oscillations or a saturated helicoidal state. Stabilizing diamagnetic drifts enable us to find sawteeth for pertinent experimental parameters. We also present the contributions made for the transition of the code toward the hybrid MHD-kinetic code XTOR-K, to include both kinetic and fluid effects. We chose a full-f, full-orbit kinetic model, coupled to the fluid part through a Newton-Krylov/Picard algorithm which is stable for the fundamental MHD modes. Orbit integration is done by the Boris algorithm, adapted in toroidal geometry. Invariants of motion do not accumulate numerically. Several methods, including a numerical temporal filter, are considered to reduce the noise on the particular pressure tensor
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Aubriet, Frédéric. "Etude par spectrométrie de masse de la formation des agrégats ionisés induits par ablation/ionisation laser de composés minéraux : application à la différenciation des degrés d'oxydation du chrome." Metz, 1999. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1999/Aubriet.Frederic.SMZ9949.pdf.
Full textAbstract:
Les applications de la spectrométrie de masse par l'introduction de nouvelles méthodes d'ionisation connaissent un développement rapide et constant. C'est à ce titre que l'introduction, il y a une quinzaine années de l'ablation/ionisation laser a marqué la spectrométrie de masse de composés minéraux. La conception de nouveaux instruments et en particulier des microsondes laser a permis l'essor de ce domaine de la spectrométrie de masse. Ce travail a pour objectif la compréhension des mécanismes de formation des agrégats ionisés par ablation/ionisation laser d'une part et l'établissement d'un protocole de différenciation des degrés d'oxydation +III et +VI du chrome d'autre part. Nous montrons que les voies de formation des agrégats ionisés sont multiples et que dans la plupart des cas, la difficulté a identifier la nature des processus mis en jeu, résulte dans la superposition de divers mécanismes. Ceux-ci traduisent en fait, toute la complexité de la chimie en phase gazeuse entre les espèces produites lors de l'ablation/ionisation laser. Cette connaissance des processus de formation des agrégats ionisés nous a permis de proposer, une méthodologie robuste et simple de différenciation des degrés d'oxydation du chrome basée sur le calcul de rapport d'intensité d'agrégats négatifs, après l'examen systématique a l'aide d'une même séquence instrumentale de près de vingt composes de référence. L'analyse de mélanges d'oxydes de calcium, de silicium, de fer III et de zinc d'une part et de composés chromés de référence d'autre part a permis de déterminer l'influence de ces oxydes sur les empreintes spectrales de composés purs et de déterminer, dans quelle mesure et avec quelles limitations, la méthodologie proposée, pourrait être appliquée à l'analyse de ce type de composés au sein de matrices complexes
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Assas, Stéphane. "Dynamique des ions suprathermiques et rotation toroïdale des plasmas de tokamak chauffés par les ondes à la fréquence cyclotronique ionique." Aix-Marseille 1, 2004. http://www.theses.fr/2004AIX11047.
Full textAbstract:
Dans des plasmas thermonucléaires, chauffés par chauffage par ondes à la fréquence cyclotronique ionique (ondes FCI), on a pu observer la rotation du plasma dans la direction toroïdale, ce qui est particulièrement intriguant puisque aucune quantité de mouvement n'est injectée par les ondes FCI. La rotation a par ailleurs un effet bénéfique sur la stabilité du plasma et permet de réduire le transport turbulent de l'énergie. Dans la présente thèse, la dynamique des ions rapides a été plus particulièrement étudiée en présence d'une modulation toroïdale (ou « ripple ») du champ magnétique due au nombre fini de bobines générant ce champ. Nous avons montré qu’elle joue un rôle important pour les ions rapides proches d’une transition entre deux types d’orbites topologiquement différentes, rôle plus grand encore si le cisaillement magnétique dans le plasma est faible. Une base de données pour la rotation toroïdale sur Tore Supra a été constituée et analysée pour des plasmas chauffés par les ondes FCI. La rotation toroïdale semble liée aux paramètres thermiques du plasma, comme le contenu énergétique ou la pression ionique. Une force thermique due au « ripple » magnétique pourrait être à l’origine de la rotation observée dans la direction du courant plasma, tandis que les pertes « ripple » d’ions suprathermiques seraient en partie responsables de la rotation dans le sens opposé.
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Rodrigues, Juan-Miguel. "Analyse de la répartition du potentiel et des charges dans une flamme polarisée : Corrélation avec la distance d'extinction." Rouen, 2005. http://www.theses.fr/2005ROUES055.
Full textAbstract:
Lors de la combustion d'hydrocarbures des espèces électriquement chargées sont créées, conférant au milieu réactionnel des propriétés électriques. Dans un moteur à allumage commandé, la polarisation de l'électrode centrale de la bougie d'allumage permet d'induire un courant électrique appelé courant d'ionisation. Ce dernier peut être mesuré, permettant ainsi d'accéder à des informations sur la qualité de la combustion dans la chambre. Notre étude consiste à élucider les mécanismes de conduction de manière à déterminer les grandeurs contrôlant le courant. Après avoir identifié les ions positifs et négatifs contenus dans le front de flamme et dans les gaz brûlés, le courant et le potentiel électrique ont été mesurés dans une flamme de prémélange méthane/air stationnaire électriquement isolée d'abord stabilisée sur un brûleur puis en propagation dans un tube. Des paramètres d'électrodes tels que leur surface ou leur tension de polarisation ont été étudiés. Les résultats ont montré que le potentiel électrique est constant dans le front de flamme, imposé par l'anode, les porteurs de charges dans la jonction flamme/anode étant des électrons et que l'intensité du courant dépend essentiellement de la jonction flamme/cathode. Un modèle analytique de la jonction limitant le courant a été présenté, une corrélation directe entre le courant et la distance d'extinction a été mise en évidenceDuring hydrocarbon combustion processes, several charged species are produced which confer electrical properties to the reaction area. In a spark ignition engine, the polarization of the central electrode induces a current called ionic current. By measuring this current it is possible to extract information on the quality of combustion in the chamber. Our study presents an elucidation of the mecchanisms of conduction in order to determine the parameters controlling the current. Having identified the positive and negative ions contained in the flame front and in the burnt gases, the current and the electric potential were measured firstly in a premixed methane/air electrically insulated flame stabilized on a burner and then in a propagating flame in a tube. Electrode parameters such as their surface or biasing voltage were studied. The results show that electrical potential is constant in the flame front and that the intensity of the current depends on the flame/cathode junction. An analytical model of the junction limiting the current is presented. A direct correlation between the current and the quenching distance was proven
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Vandenbossche, Marianne. "Functionalization of geotextiles by physical methods for heavy metal ions remediation." Thesis, Lille 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LIL10093/document.
Full textAbstract:
Le traitement des sédiments de dragage pollués aux métaux lourds est une alternative à leur stockage sur sites homologués et pourrait permettre la réutilisation des sédiments en technique routière ou en butte paysagère. Le procédé de dépollution envisagé dans ce projet consiste à déposer les sédiments contaminés sur des géotextiles, matériaux présentant une structure poreuse idéale pour la filtration. La lixiviation permet ensuite de rendre mobile une partie des polluants métalliques afin qu’ils puissent être adsorbés par les géotextiles. Cependant, ces matériaux, généralement synthétiques, n’ont pas de capacité intrinsèque à retenir les métaux et doivent donc être fonctionnalisés avec des molécules capables de fixer les métaux lourds. Cette thèse est orientée vers le développement de procédés de fonctionnalisation par plasma et laser, l’objectif final étant d’immobiliser des biomolécules chélatantes à la surface des géotextiles. Ces biomolécules sont fixées par couplage chimique sur des fonctions –COOH obtenues préalablement par greffage d’un agent intermédiaire, l’acide acrylique. La surface des fibres a été analysée à chaque étape de traitement par microscopie électronique à balayage, spectrométrie infrarouge, et par spectrométrie photoélectronique à rayons X, prouvant le greffage covalent de l’acide acrylique puis des biomolécules. Enfin, des tests avec des solutions métalliques ont été effectués afin de pouvoir sélectionner le textile fonctionnalisé le plus efficace pour réaliser des essais à l’échelle pilote. Parallèlement, une étude de modélisation a été amorcée afin d’étudier plus précisément la structure des complexes métal/biomolécule obtenusThe treatment of dredged sediments contaminated with trace metals is an alternative to the current storage in accredited sites and could allow the reusability of sediments in civil engineering. The remediation process considered in this project consists in the deposition of polluted sediments onto geotextiles, structures possessing filtration properties. The leaching then favors the release of metals that can be sequestered by the geotextiles. However, these textile structures are mainly composed of synthetic polymers and thus cannot retain heavy metals. Therefore, they have to be functionalized with molecules able to adsorb metal ions present in aqueous media. The main objective of this PhD thesis was to develop functionalization processes using plasma and laser techniques, in order to immobilize biomolecules with chelating properties at the surface of the fabrics. These biomolecules were immobilized by chemical coupling onto –COOH groups obtained at the fabric surface by the grafting of a spacer, namely acrylic acid. The surface of the fibers was characterized at the different grafting steps by scanning electron microscopy, infrared spectrometry and X-ray photoelectron spectrometry: evidence of the covalent grafting of acrylic acid and then of biomolecules was given. Some remediation tests were then carried out in order to select the most interesting functionalized materials for further studies at pilot scale. In parallel, a computational study was initiated in order to determine the structure of the metal/biomolecule complexes
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Lee, Charles Anton. "Etudes expérimentales d'un plasma Hélicon." Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/394/.
Full textAbstract:
Les décharges hélicons produisent des profils de densité à visière dans la direction radiale créant une condition optimale afin d'avoir des ondes hélicons localisées par direction radiale (RLH). La thèse ici soutenue démontre que les ondes RLH constituent le mécanisme fondamental afin d'absorber la puissance de radiofréquence dans le plasma. Notre recherche présente en premier lieu les données expérimentales des profils de densité dans le plasma utilisés par un modèle qui calcule la structure des champs électriques RF. Puis, la structure des champs magnétiques mesurée expérimentalement est alors comparée aux prédictions numériques et à la théorie RLH. Les résultats expérimentaux et numériques donnent lieu à des comparaisons favorables et sont consistants avec la théorie RLHHelicon discharges produce peaked density profiles with radial density gradients creating a potential well that sets up Radially Localized Helicon (RLH) waves. This work presents new evidence that the RLH wave is the major power absorption mechanism in the plasma. We present experimentally measured density profiles in an argon helicon plasma used as input to a model which calculates the RF field structure. The actual experimental wave field structure is then compared to the model and compared to the RLH theory. Results from the experimental and model compare favorably with and are consistant with the RLH theory
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Liao, Jiunn-Der. "Modifications physico-chimiques et mécaniques du polyéthylène et du polypropylène par implantation ionique, plasma micro-ondes,bombardement d'électrons et irradiation gamma." Grenoble INPG, 1995. http://www.theses.fr/1995INPG4202.
Full textAbstract:
La surface d'une polyolefine traitee par plasma micro-ondes ou par faible dose d'implantation ionique d'azote devient mouillable. Pour obtenir des peroxydes polarisables sur une polyolefine, un traitement par plasma d'argon de courte duree est suffisant. Les analyses xps couplees avec les resultats obtenus en resonance paramagnetique electronique, par decomposition des peroxydes, par mesures de mouillabilite et par l'exploitation des spectres actifs en infrarouge ont montre que les structures oxydees, formees par differentes techniques de traitement, jouent un role important pour interpreter la variation des proprietes chimiques a la surface du polymere. Compare a l'implantation ionique, le traitement par plasma micro-ondes, en particulier par plasma argon, produit plus de groupes polarisables. Il est interessant pour les applications de greffage. La durete et le module d'elasticite, mesures par nanoindentation sur une polyolefine augmentent avec une dose appropriee d'implantation ionique. Une dose de 1,4 x 10#1#7 ions. Cm#-#2 permet de multiplier par 15 la durete du polyethylene a tres haut poids moleculaire et par 7 son module d'elasticite a une profondeur de 30 nm. Le passage du comportement visco-plastique a quasi-elastique est mis en evidence. L'epaisseur de la couche modifiee depasse 300 nm. L'etude du couple de frottement entre sphere metallique et cupule en polyethylene montre que l'implantation ionique du polymere permet de reduire la vitesse d'usure du polyethylene, par amelioration de ses proprietes mecaniques liees a la formation d'une couche reticulee, dure et elastique. Les effets des traitements de surface sur les polymeres utilises comme biomateriaux permettent d'adapter les proprietes en surface des applications specifiques
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Ahmad, Ahmad. "Etude de la production d'ions négatifs sur des surfaces de carbone dans un plasma d'hydrogène sans Cs à basse pression." Thesis, Aix-Marseille, 2012. http://www.theses.fr/2012AIXM4702/document.
Full textAbstract:
Cette thèse porte sur l'étude de la production d'ions négatifs (INs) en surface pour des applications à la fusion contrôlée. Les INs formés en surface d'un échantillon dans un plasma d'hydrogène à partir de bombardement par les ions positifs sont collectés et analysés en énergie par un spectromètre de masse (SM). Les fonctions de distribution en énergie des INs (FDIs) que mesure le SM sont différentes de celles émises par la surface f(E, Θ) du fait des modifications de trajectoires et d'énergie induites par la traversée du plasma et du SM. Afin de déterminer la FDI émis par la surface f(E, Θ) en se servant des fonctions de distribution mesurée par le SM f''(E) nous avons développé un modèle qui calcule les trajectoires des ions entre la surface et le détecteur du SM. A partir d'une fonction test f(E,Θ) il est alors possible de calculer f''(E) et de comparer à l'expérience. L'élément critique de cette méthode est le choix de f (E, Θ). Le choix effectué dans cette thèse est la fonction de distribution des neutres calculée par le logiciel SRIM pour les particules pulvérisées et rétrodiffusées lors de bombardement d'une surface dans des conditions similaires aux conditions expérimentales. Les résultats du modèle montrent un bon accord entre les FDIs expérimentales et les fonctions calculées, et valident nos calculs et le choix de SRIM.Dans le but de comparer les mécanismes de production et les rendements des INs, une étude comparative a été réalisée sur différents matériaux carbonés. Les FDIs mesurées présentent la même forme à la température ambianteThis thesis deals with negative ions (INs) surface production for applications in controlled fusion. Negative ions (NIs) formed at the sample surface from positive ions bombardment in hydrogen plasma are collected and analyzed with energy mass spectrometer (MS). The NI energy distribution functions (NIDF) measured by the MS are different from those emitted from surface f(E, Θ) due to modifications trajectories and energies which result when NI cross plasma and MS. In order to determine the NIDF emitted by the surface f(E,Θ) using the NIDF measured by MS f''(E), we developed a model that calculates the ion trajectories between the surface and MS detector. Then from a test function f(E,Θ) it is possible to calculate f''(E) and compare it to the experimental one. The critical issue is this method is the choice of f(E, Θ). The approach used in this thesis is the neutral backscattered and sputtered distribution function calculated by SRIM software during a surface bombardment similar to the experimental conditions. The model resulting show a good agreement between experimental and calculated NIDF, and validate our calculations and the choice of SRIM.In order to compare production mechanisms and NIs yields, a comparative study on different carbons materials was performed. Measured NIDFs show the same shape at room temperature. This indicates that the mechanisms involved in the NI production and the contribution of these mechanisms in the NIDF are the same for all materials. The best NI yield at low temperature is observed on DLC surface. The highest NI yield for all temperatures is observed on Boron doped diamond (BDD) surface at 400°C
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Martz, Christophe. "Spectrométrie ionique dans la magnétosphère et le vent solaire : simulation et précision des mesures coordonnées au moyen des 4 satellites de la mission Cluster." Toulouse 3, 1993. http://www.theses.fr/1993TOU30140.
Full textAbstract:
L'objet de cette these est l'estimation par simulation de la precision des mesures envisagees dans la magnetosphere terrestre et le vent solaire en spectrometrie ionique au moyen des quatre satellites de la mission cluster. Elle comprend une introduction aux processus d'interaction entre le vent solaire et la magnetosphere terrestre en mettant l'accent sur les objectifs scientifiques vises par l'etude. Le second chapitre donne une description complete des caracteristiques de l'instrumentation destinee a la mesure des moments de la fonction de distribution de plasmas d'ions. Le troisieme chapitre decrit la modelisation et le programme informatique mis en oeuvre pour simuler le fonctionnement des spectrometres. Le programme tient compte de l'impact des contraintes imposees par l'instrumentation et de l'environnement a mesurer sur la precision des mesures. Les differentes sources d'erreurs sont ensuite analysees et classifiees selon leur importance. L'analyse est etendue a un algorithme de compression des donnees, concu et developpe en vue d'accroitre la resolution temporelle des mesures. Enfin, le dernier chapitre presente la precision escomptee pour la mesure des parametres a bord de chaque satellite et des grandeurs macroscopiques au moyen des quatre satellites dans le vent solaire et la magnetosphere terrestre
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Lemaire, Pascal. "Étude expérimentale du déplacement spectral de polarisation dans les plasmas denses." Paris 11, 1985. http://www.theses.fr/1985PA112143.
Full textAbstract:
Le présent travail porte sur l'étude expérimentale du déplacement spectral dû à la présence d'électrons libres d'un plasma dense produit par laser, dans le cortège électronique de l'ion émetteur. La mise en évidence de cet effet, appelé déplacement spectral de polarisation, a été obtenue pour les transitions Lyman alpha et Lyman bêta du lithium hydrogénoïde. Des résultats résolus temporellement puis spatialement sont présentés et discutés. L'évolution des profils de raie avec le flux laser et la localisation de l'observation dans le plasma a été étudiée. Des simulations numériques, incluant le déplacement spectral de polarisation, les effets du transfert radiatif et l'intégration spatio-temporelle de profils élémentaires permettent de retrouver les principales caractéristiques des formes de raie observées, et par ailleurs conduisent aux densités électroniques prévues par un code hydrodynamiqueThe present work is an experimental study of the spectral line shift due to the presence of free electrons in the core of the emitting ions of a laser plasma. This effect, the so-called plasma polarization shift (P. P. S), is observed for the Lyman α and Lyman β transitions, in hydrogenic lithium. Both time resolved and space integrated results are presented and discussed. We study the evolution of the line profiles with the laser intensity and the plasma region considered. Numerical simulations, including plasma polarization shifts, radiative transfer effects, space of time integration over the elementary profile allow to determine the main characteristics of the profils which agree indeed with the observed ones, and lead to electron densities similar to those predicted by a hydrodynamic code
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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.
Full textAbstract:
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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Bekstein, Alexandre. "Données de base des ions polyatomiques dans les gaz d'échappement : modélisation et validation expérimentale." Toulouse 3, 2009. http://thesesups.ups-tlse.fr/596/.
Full textAbstract:
Ces travaux sont consacrés à la détermination numérique et expérimentale des données de base des ions polyatomiques dans les gaz d'échappement. Ces données sont ensuite utilisées pour simuler les décharges hors équilibre à la pression atmosphérique et mettre en avant le rôle joué par les ions dans la physique de la décharge. Dans ces travaux, nous avons calculé les propriétés de transport (mobilité réduite, coefficients de diffusion, taux de réactions, etc. ) des ions polyatomiques N4+, O4+ et N2O2+ dans N2, O2 et l'air sec, ainsi que pour H3O+, H5O2+ et H7O3+ dans N2. Le modèle utilisé pour calculer les données de base d'un ion dans un gaz repose d'une part sur l'approximation JWKB et un potentiel d'interaction, et d'autre part sur un code Monte-Carlo optimisé qui calcule les propriétés de transport à partir d'un jeu de sections efficaces de collision. Ensuite, en utilisant l'expérience de Townsend en régime pulsé, nous avons mesuré les propriétés de transport des ions et/ou des électrons dans divers gaz (CO2, O2, N2/O2 et N2/O2/CO2). Nous avons ainsi mesuré les propriétés de transport de l'ion polyatomique O4- dans O2 et N2/O2 que nous avons complétées numériquement dans N2, O2 et l'air sec. Enfin, des simulations de décharge hors équilibre dans l'air sec ont été effectuées afin de déterminer le rôle des ions N4+, O4+ et N2O2+. Les résultats montrent que l'influence de ces ions sur la chimie de la décharge est importante tandis qu'ils modifient peu sa dynamique. Il est donc évident que dans le cadre de l'application aux réacteurs à dépollution, les ions polyatomiques sont à prendre en considération pour leur rôle dans la cinétique chimique du procédé de dépollutionThese research works are devoted to the numerical and experimental determination of polyatomic ions swarm data in flue gases. Then, we used the data to simulate non-thermal discharges at atmospheric pressure and to show the role of polyatomic ions in the physics of the discharge. In this work, we calculated the transport coefficients (reduced mobility, diffusion coefficients, reaction rates, etc) of the polyatomic ions N4+, O4+ et N2O2+ in N2, O2 and dry air, and of H3O+, H5O2+ et H7O3+ in N2. The model used to determine the swarm data consists, on the one hand, on the JWKB approximation and an interaction potential and, on the other hand, on an optimised Monte Carlo code that calculates the transport coefficients from a set of collision cross sections. Moreover, by using the pulsed Townsend experiment, we measured the transport coefficients of ions and/or electrons in various gases (CO2, O2, N2/O2 et N2/O2/CO2). Then, we measured the transport coefficients of the polyatomic ion O4- in O2 and N2/O2 that we completed numerically in N2, O2 and dry air. Finally, non-thermal discharge simulations in dry air were done to determine the role of the polyatomic ions N4+, O4+ et N2O2+. Results show the great influence of these ions on the chemistry of the discharge while they affect poorly its dynamics. It is then obvious that in the frame of the application to non-pollution reactors, the polyatomic ions must be considered for their role in the chemical kinetics of the non-pollution process
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Savignon, Edouard. "Modélisation et étude d'une décharge filamentaire à basse intensité et haute-pression dans l'argon." Phd thesis, Université d'Orléans, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00458689.
Full textAbstract:
Les décharges filamentaires obtenues dans l'Argon et les gaz rares, à faible intensité (I < 1 A) et haute pression (pression atmosphérique et pressions supérieures) sont caractérisées par un petit diamètre (quelques dixièmes de millimètre), un champ électrique élevé (E = 10 kV/m) et une grande différence de température entre les électrons (Te = 10000 K) et les atomes (T0 = 1500 K). Pour étudier ces décharges encore mal connues, intermédiaires entre l'arc électrique et la décharge luminescente, nous avons élaboré un modèle capable, à partir de la connaissance d'un petit nombre de paramètres qui conditionnent le fonctionnement de la décharge (intensité du courant, champ électrique, diamètre, pression) de déterminer les principales grandeurs physiques (températures des électrons et des atomes, densités des électrons et des ions atomiques et moléculaires, densités des états excités) caractérisant le plasma ; ce modèle a été construit à partir des équations de conservation des particules chargées, des atomes excités et de l'énergie des électrons en prenant en compte l'ensemble des niveaux 4s et 4p de l'argon dont les sections efficaces d'excitation et d'ionisation par chocs électroniques sont bien connues. Le principal processus de disparition des électrons est la recombinaison dissociative des ions moléculaires A2+ (A2+ + e → A* + A) dont la formation par une réaction à trois corps (A+ + A + A → A2+ + A) est favorisée par la basse température et la haute pression du milieu ; les atomes excités A* sur un niveau 4p facilement ionisable, provenant de la recombinaison des ions A2+ permettent d'obtenir des densités électroniques importantes à des températures électroniques et atomiques relativement basses ; on a également pris en comte l'absorption partielle par le plasma des raies rouges de l'Argon issues des niveaux 4p. L'étude de ces décharges présente de l'intérêt sur le plan tant fondamental qu'appliqué (amorçage des décharges à haute intensité, caractérisation des régions périphériques des arcs électriques, lasers à excimers).
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Monier, Garbet Pascale. "Amplification de rayonnement XUV dans les plasmas créés par laser : étude d'un schéma combiné d'excitation optique et collisionnelle dans les ions isoélectroniques du néon." Paris 11, 1987. http://www.theses.fr/1987PA112090.
Full textAbstract:
Le rayonnement XUV émis par les plasmas produits par laser peut, dans certaines conditions, être amplifié par le milieu qui devient alors le siège d'un effet laser dans ce domaine de courtes longueurs d'onde (100 - 200 Å). Le but de ce travail est d'étudier la faisabilité d'un nouveau schéma d'inversion de population dans le strontium isoélectronique du néon, associant l'excitation collisionnelle et 11 excitation optique quasi-résonnante par le rayonnement de l'aluminium à 6. 059 Å. Une analyse spectroscopique du plasma de strontium au voisinage de 150 Å conduit à l'identification des raies néonoïdes sur lesquelles est attendue l'amplification de rayonnement. L'absorption X quasi-résonnante du rayonnement de l'aluminium par le strontium est mise en évidence dans une expérience à deux plasmas. Un modèle collisionnel-radiatif détaillé, SPHINX, permet de calculer le gain en fonction des conditions de plasma, et du taux d'excitation optique résonnante. Les transferts de population, à la fois optiques et collisionnels, sont soigneusement étudiés. Corrélativement les gains prévus par SPHINX dans le strontium, et dans le schéma d'excitation collisionnelle seul, sont comparés aux valeurs expérimentales observées au Lawrence Livermore National Laboratory sur les mêmes transitions dans le sélénium. Un très bon accord qualitatif est trouvé pour les deux transitions situées à 164. 08 Å et 166. 49 Å dans le strontiumXUV radiation emitted by laser produced plasmas may, under particular conditions, be amplified by the medium, leading to a laser effect in this short wavelength range (100 - 200 Å). This work is intended to study the feasibility of a new population inversion scheme in neon-like strontium, combining collisional excitation and quasi resonant photoexcitation by aluminium radiation at 6. 059 Å. A detailed spectroscopic analysis of the strontium plasma near 150 Å has made possible the identification of the neon-like lines which are expected to be amplified. Quasi-resonant X-ray absorption of aluminium radiation by strontium is demonstrated in a two plasmas experiment. Gain is calculated as a function of the plasma conditions and of the resonant photoexcitation rate coefficient, using a detailed collisional-radiative model, SPHINX. Population transfers due to photon and collisional processes are carefully studied. At the same time, gains computed from SPHINX in strontium and in the collisional excitation scheme alone, are compared to experimental values observed at the Lawrence Livermore National Laboratory on the same transitions in selenium. A very good qualitative agreement is found for both transitions located at 164. 08 Å and 166. 49 Å in strontium
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Lepère, Valéria. "Dynamique de photofragmentation de petits agrégats d'Argon et de molécules biologiques : nouvel outil par piégeage et corrélation vectorielle." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00106744.
Full textAbstract:
Le travail présenté concerne la mise au point d'une nouvelle expérience pour étudier les mécanismes de la photofragmentation d'agrégats ou de molécules d'intérêt biologique ionisés.Le nouvel outil associe plusieurs techniques. Deux sources d'ions sont disponibles : pour la formation d'agrégats, un jet supersonique couplé à une ionisation par impact électronique (70eV) et une source « Electrospray » pour les ions d'intérêt biologique. Les ions sont ensuite stockés dans un piège électrostatique de type Zajfman permettant de refroidir rovibrationnellement le système et de mesurer sa durée de vie. L'excitation photonique est produite soit par le laser femtoseconde d'ELYSE soit un laser nanoseconde, tous deux cadencés au kHz. Les photofragments neutres et ioniques sont détectés en coïncidence par un système complexe de détection multi-particules résolu en temps et en position. Ce spectromètre m'a permis de faire une étude détaillée de la dynamique de fragmentation de différents systèmes.
Dans un premier temps, nous avons mesuré la durée de vie de l'état métastable II(1/2)u du dimère Ar2+ et déterminé sa population relative. Dans un deuxième temps, l'étude de la photofragmentation des agrégats Ar2+ et Ar3+ a permis de mettre en évidence les transitions électroniques mises en jeu lors de l'excitation. L'analyse approfondie de ces données m'a permis de proposer des mécanismes de fragmentation. Enfin, une étude préliminaire de la photofragmentation de la tryptamine protonée est présentée dans ce travail.
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Leduc, Alexandre. "Etude par la simulation et l'expérimentation de la production d'ions métalliques Calcium à l'aide d'une source d'ions du type Résonance Cyclotronique Electronique." Thesis, Normandie, 2019. http://www.theses.fr/2019NORMC239.
Full textAbstract:
Dans le cadre du projet SPIRAL2, la source d'ions à la résonance cyclotronique électronique (RCE) PHOENIX V3 (amélioration par rapport à la précédente version PHOENIX V2) a été développée afin d'augmenter la production d'ions avec un A/Q=3. La source vise principalement la production d'ions métalliques. Pour cela, des atomes métalliques sont sublimés dans un four avant d'être injectés dans la source d'ions. Lors de la production de tels faisceaux d'ions, la grande majorité des atomes se fixe au niveau de la paroi de la chambre à plasma et y reste. Ces pertes mènent à une faible efficacité globale d'ionisation (de l'ordre de la dizaine de pour cent).Un code hybride PIC (Particle In Cells) a été développé pour étudier la dynamique des particules chargées et reproduire les spectres d'ions en A/Q expérimentaux produits par la source d'ions PHOENIX V3. La simulation se concentre sur la propagation des ions en trois dimensions. A l'aide de plusieurs paramètres ajustables, la simulation reproduit la distribution des états de charges à la sortie de la source d'ions. Ce code a fourni des résultats encourageants.En parallèle de l'étude par simulation de la dynamique des particules dans le plasma, un ensemble de simulations reproduisant le fonctionnement du four pour atomes métalliques a été conçu. Les simulations permettent également l'analyse de la distribution angulaire des impulsions des particules quittant le creuset du four. Les distributions angulaires fournies par les simulations sont comparées à celles obtenues grâce à des mesures expérimentales.Une étude expérimentale a également été initiée afin de réduire le temps de collage des atomes métalliques injectés sur la chambre à plasma. Pour cela, un cylindre thermorégulé a été réalisé afin de favoriser la réévaporation des particules fixées. Il est ainsi possible d'augmenter l'efficacité globale d'ionisation d'au moins un facteur 2 et de mesurer l'augmentation de l'efficacité en fonction de la température de la paroiIn the framwork of the SPIRAL2 project, the Electron Cyclotron Resonance Ion Source PHOENIX V3 (upgrade of the previous source PHOENIX V2) has been developed to improve the production of highly charged ions with A/Q=3. The ion source mainly aims at the production of metal ion beams. For this, condensable atoms are sublimated into oven before being injected into the ion source. During the production of such ion beams, the major part of atoms travel towards the plasma chamber wall and remains there. Those losses lead to low global ionization efficiency (of the order of ten percent).An hybrid code PIC (Particle In Cells) was developed to study the dynamic of charged particles and to reproduce the experimental A/Q spectrum produced by the PHOENIX V3 ion source. The simulation focuses on the propagation of ions in 3D. Using several adjustable parameters, the simulation outcomes fit the charge state distribution at the exit of the ion source. This code has provided encouraging results.In parallel with the simulation study of particle dynamic in the plasma, a series of simulations have been run to reproduce the operation of an oven leading to the emission of metallic atoms. The outcomes of the simulations allow analysis of the angular distribution of the particles leaving the hot crucible. The angular distributions provided by the simulations are compared with those obtained through experimental measurements.An experimental study was also initiated to reduce the sticking time of the metal atoms on the plasma chamber. For this, a thermoregulated cylinder has been designed and realised to promote the re-evaporation of fixed paricles. It is thus possible to increase the global ionization efficiency by a factor 2 at least and to study the variation of the efficiency as a fonction of the cylinder temperature
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Perez, Luna Jaime. "Modélisation et diagnostics d'un propulseur à effet Hall." Toulouse 3, 2008. http://www.theses.fr/2008TOU30155.
Full textAbstract:
Un des grands défis de l'exploration spatiale est de développer des engins spatiaux capables de parcourir de grandes distances avec le moins de carburant possible. Les propulseurs électriques, comme par exemple le propulseur à effet Hall, permet cela grâce à des vitesses d'éjection très élevées. J'ai cherché à comprendre pendant ma thèse la physique du fonctionnement de ces moteurs, en utilisant des modèles numériques et des diagnostics adaptés. Mon groupe d'accueil travaille depuis une dizaine d'années sur la modélisation hybride de ces moteurs. Pourtant la description fluide des électrons dans ce type de modèle pose encore un certain nombre de problèmes. Le premier, lié à la résolution des équations fluides en 2D, a été résolu grâce à un nouvel algorithme de résolution. Celui-ci nous permet désormais de modéliser plus facilement des moteurs à champ magnétique complexe. Le deuxième concerne la description du transport électronique, mal connu dans la configuration de ces moteurs. Une étude approfondie des résultats d'un modèle particulaire dans les directions axiale et azimutale m'a permis de montrer clairement l'influence d'une onde azimutale de champ électrique, présente dans le moteur, sur le transport électronique. L'étude de mesures expérimentales par spectroscopie laser m'a aussi permis de développer une nouvelle méthode capable d'extraire de ces mesures le profil du champ électrique et du terme source d'ionisation dans le moteur. La comparaison de ces mesures aux résultats du modèle hybride a mis en évidence les limites de la description du transport électronique utilisée jusque-là. Elle a aussi permis de définir une voie possible vers l'amélioration de notre modèleOne of the greatest challenges in space exploration is to develop spacecrafts capable of covering great distances with little fuel. Electric thrusters, among which is the Hall effect thruster, are capable of this thanks to their high exhaust velocity. During my PhD, I have tried to understand the physics involved in these thrusters, by means of numerical models and accurate diagnostics. My hosting group has been working on hybrid modeling of these thrusters for about ten years. However, the electron fluid description in such models is still a challenge. One of the problems of the fluid model is the difficulty of solving the fluid equations in 2D. This first problem has been overcome by using a new algorithm. This algorithm makes it now easier to study thrusters with complex magnetic fields. The second problem concerns electron transport which is not well understood. A deep study of a fully particle model in the axial and azimuthal directions has shown that an azimuthal electric field wave, present in the thruster, enhances the electron transport. Also, I have developed a new method to extract the electric field and ionization term profiles from laser spectroscopy measurements. The comparison between these results and those obtained with our hybrid model shows the limit of the electron transport description used until now. This comparison has also shown a possible path to follow in order to correctly describe the electron transport in hybrid models for Hall effect thrusters
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Annaluru, Arun Tejaswee. "Beam optics transport and fundamental processes involving a charge breeder in the upgraded SPIRAL1 facility." Thesis, Normandie, 2019. http://www.theses.fr/2019NORMC218.
Full textAbstract:
La thèse décrit avec beaucoup de détails les efforts déployés pour comprendre les processus physiques à l’intérieur du Booster de Charge SPIRAL1 (SP1 CB). Cet appareil accepte les faisceaux d’ions mono-chargés de différentes masses et augmente leur charge vers des états plus élevés. Dans le cadre de la mise à niveau de SPIRAL1, la R&D autour de la technique 1+/N+ présente un intérêt primordial pour optimiser les rendements des faisceaux d’ions radioactifs (RIB). Dans ce contexte, la thèse commence par une présentation théorique des ensembles cible-source de l’installations SPIRAL1, de la ligne de transport de faisceaux à basse énergie et des principes de la physique des plasmas pour la production d’ions fortement chargés dans les plasmas de source d’ions RCE (Résonance Cyclotronique Electronique). Ensuite, il y a une description des enjeux technologiques concernant la technique d’augmentation de charge 1+/ N+. Dans le chapitre suivant, les effets du gradient de champ magnétique axial, de la position du tube de décélération et de l’émittance du faisceau1+ ont été étudiés pour comprendre leur influence sur les performances du SP1 CB (efficacité de la transformation). Il a été également déduit des observations que l’efficacité de la transformation s’améliore lorsque l’émittance du faisceau 1+ est faible et que la position du tube de décélération est proche de l’entrée du SP1 CB. En parallèle, les temps de la transformation 1+/N+ pour le potassium (1 +, 2+, 4 + et 9+) ont été mesurés en pulsant le faisceau de K^1+ injecté. Les résultats de cette campagne expérimentale ont permis d’extraire les paramètres de réglage optimaux du SP1 CB qui permettent de minimiser la valeur du temps de la transformation tout en maximisant son efficacité.Afin d’étudier le transport du faisceau d’ions 1+ à travers le SP1 CB et les mécanismes physiques fondamentaux impliqués dans le processus d’augmentation de charges, plusieurs expériences ont été menées dans le cadre de cette thèse : interaction de faisceaux d’ions 1+ de différentes masses (Na^+ et K^+) dans deux plasmas RCE fait d’He et d’O_2. Les données de ces expériences (potentiels, émittance du faisceau 1+, position du tube de décélération, champ magnétique et pressions) ont été collectées et utilisées en tant que données d’entrée dans les outils de simulations numériques suivants :SIMION 3D, TraceWin et MCBC. Les simulations ont été effectuées en trois étapes: i) simulation de la transmission du faisceau 1+ à travers le SP1 CB pour chercher les lieux des pertes des ions, elle a montré un bon accord avec les résultats expérimentaux. ii) simulation de la transmission du faisceau1+ à travers une carte de potentiel reflétant la présence du plasma RCE (sans collisions) ; ça a permis de reproduire les courbes DeltaV pour les états de charge 1+ et 2+. Elle a également révélé le rôle important joué par les collisions coulombiennes dans le processus d’augmentation de charge, concluant à une analyse plus détaillée nécessaire à l’aide d’un code type Monte-Carlo (MCBC). iii) Code MCBC incluant les collisions coulombiennes du faisceau d’ions 1+ injecté dans un plasma RCE et les processus atomiques incluant l’ionisation simple et l’échange de charge. Le modèle peut reproduire les courbes expérimentales impliquant les faibles états de charge (1+ et 2+) en faisant varier chaque paramètre du plasma de manière indépendante. Une nouvelle stratégie de simulation a été développée pour estimer les paramètres du plasma à partir de ce code et des comparaisons avec les mesures expérimentales. Le résultat de ces simulations a démontré que la température des ions, la densité du plasma et la qualité du faisceau d’ions 1+ sont les paramètres critiques influant fortement sur la capture des ions 1+ et ils expliquent les différentes efficacités mesurées de la transformation 1+/N+ des Na^q+ et K^q+ dans le SP1 CBThe thesis describes with a great deal of details the efforts done to understand the physical processes inside the SPIRAL1 ECR charge breeder. This device accepts the mono-charged ion beams of different masses and charge bred them to higher charge states. In the framework of the SPIRAL1 upgrade, the R&D of charge breeding technique is of primary interest for optimizing the yields of radioactive ion beams (RIBs). In this context, the thesis begins with a theoretical discussion dealing with the different Target Ion Sources (TIS) at upgraded SPIRAL1 facility, Low Energy Beam Transport system and fundamentals of plasma physics relevant for the production of highly charged ions in ECR ion source plasmas. This is followed by description of the technological issues affecting the 1+/N+ charge breeding technique. In the final chapter, the effect of axial magnetic field gradient, position of deceleration tube and 1+ beam emittance were studied to understand their influence on the performance of the SP1 CB (charge breeding efficiency). The optimization of axial magnetic field gradient shows that the charge breeding efficiency is strongly influenced by the variation of the two soft iron rings positions around the permanent magnet hexapole. It has been deduced from the observations that the charge breeding efficiency improves when the emittance of 1+ beam is smaller and the position of deceleration tube is close to the entrance of SP1 CB. At the same time, the charge breeding times of K charge states (1+,2+,4+ and 9+) were estimated by pulsing the injected K^1+ beam. The results from these investigations revealed the optimum SP1 CB tuning parameters that can minimize the value of charge breeding time and maximize the charge breeding efficiency of the high charge states of K.In order to investigate the 1+ ion beam transport (shooting through mode) through the SP1 ECR charge breeder and the fundamental physical mechanisms involved in charge breeding process, several experiments were carried out in the framework of this thesis (the interaction of 1+ ion beam of different masses (Na^+ and K^+) in different background plasma species (He and O_2)). The data from these experiments (potentials, emittance of 1+ beam, deceleration tube position, magnetic field and pressures) were collected and given as inputs to the numerical simulation tools (SIMION, TraceWin and MCBC). The simulations were performed in three steps: i) simulation of the 1+ beam transmission through the breeder to verify the ion losses and showed good agreement with the experimental results. ii) simulation of 1+ beam transmission through a potential map that reflects the presence of the ECR plasma (without collisions) and reproduced the DeltaV curves of 1+ and 2+. It also revealed the role of Coulomb collisions in the charge breeding process leading to a necessary detailed analysis using Monte-Carlo Charge Breeding code (MCBC). iii) MCBC models Coulomb collisions of the injected 1+ ion beam in an ECR plasma and atomic processes which includes ionization and charge exchange. The code finally able to reproduce the low charge state (1+ and 2+) experimental trends by varying each plasma parameter (plasma density, ion temperature and electron temperature) independently. A novel simulation strategy has been developed to estimate the plasma parameters from charge breeding simulations. Finally, Simulations demonstrated that the ion temperature, the plasma density and 1+ ion beam quality as critical parameters influencing the 1+ ion capture and the reasons for the difference in charge breeding efficiencies between Na (in Helium plasma) and K (in Helium and Oxygen plasma) species were discussed
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Aunai, Nicolas. "Simulation numérique de la reconnexion magnétique : mécanismes cinétiques sous-jacents à la description fluide des ions." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00593457.
Full textAbstract:
La capacité à libérer l'énergie stockée dans le champ magnétique et à briser le théorème du gel font de la reconnexion magnétique un des phénomènes les plus importants de la physique des plasmas. Lorsqu'elle se produit dans un environnement non-collisionel comme la magnétosphère terrestre, une modélisation cinétique est à priori nécessaire. Cependant la plupart de notre compréhension du phénomène se base sur un interprétation fluide, plus intuitive. Dans quelle mesure ces deux interprétations d'un même phénomène sont-elles reliées ? C'est la problématique à laquelle cette thèse s'intéresse, dans le cas de la reconnexion antiparallèle et pour la population ionique du plasma. La première partie de ce travail s'intéresse à l'accélération fluide et cinétique des protons au sein de la région de reconnexion. Il est montré comment le mouvement individuel des particules joue un rôle du point de vue fluide via la force de pression, jusqu'alors négligée dans les modèles. Ces résultats ont également mené dans une seconde partie à des prédictions et vérifications observationnelles basées sur les données des satellites Cluster. Dans un troisième temps, nous montrons le rôle important joué par le flux d'énergie thermique dans le transfert d'énergie au cours du processus de reconnexion, dans le cas symétrique et asymétrique. Enfin la dernière partie de ce manuscrit propose une solution au problème fondamental consistant décrire une couche de courant tangentielle asymétrique dans un état d'équilibre cinétique
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Kohen, Nicolas. "Physique et modélisation d'une source d'ions négatifs pour l'injection du faisceau de neutres sur ITER." Thesis, Toulouse 3, 2015. http://www.theses.fr/2015TOU30035/document.
Full textAbstract:
La source d'ions des injecteurs de neutres d'ITER devra produire un fort courant d'ions négatifs de deutérium qui seront accélérés puis neutralisés afin d'obtenir un faisceau d'atomes qui chauffera le plasma thermonucléaire. Un plasma froid d'hydrogène à basse pression et forte puissance est généré par induction dans la source et les ions négatifs sont produits par des réactions en volume et en surface et extraits à travers une série de grilles électrostatiques. Cette thèse est consacrée à la modélisation de ce plasma, afin d'étudier des phénomènes peu abordés à ce jour : aspect hors équilibre des espèces neutres, déplétion et chauffage du gaz, génération et transport des atomes, et génération des ions négatifs sur les parois. Un code fluide bidimensionnel de simulation plasma a pour cela été modifié afin de simuler la cinétique des espèces neutres au moyen d'un module Direct Simulation Monte-Carlo et a été utilisé pour simuler le plasma de manière auto-cohérenteThe ion source of the ITER neutral beam injectors will have to deliver a high current of negative deuterium ions which will be accelerated and neutralized, and the resulting atom beam will heat the thermonuclear plasma. A low pressure and high power cold hydrogen plasma is inductively generated in the source and negative ions are produced by volume and surface reactions and are extracted through a set of electrostatic grids. This thesis aims at modelling this plasma, and focuses on topics that haven't been studied much before : out of equilibrium neutral kinetics, gas heating and depletion, atoms production and transport, and negative ions generation on the walls. To this end, a two-dimensional fluid plasma code has been modified to simulate the neutrals kinetics with a Direct Simulation Monte Carlo module and has been used to perform self-consistent simulations of the plasma
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Lhuissier, Jean-François. "Etude de raies d'argon ionisé élargies par effet Stark." Rouen, 1987. http://www.theses.fr/1987ROUES002.
Full textAbstract:
Etude expérimentale et théorique de l'élargissement par effet Stark de raies d'argon ionisé. Etude expérimentale des différents paramètres physiques de l'arc TIG utilisé. Mesure des largeurs de raies. Calcul numérique des largeurs en théorie semi-classique à l'aide de l'approximation impact. Comparaison critique des différents résultats
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Latocha, Vladimir. "Deux problèmes en transport des particules chargées intervenant dans la modélisation d'un propulseur ionique." Toulouse, INSA, 2001. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00002194.
Full textAbstract:
La modélisation des propulseurs ioniques de type SPT pose de nombreux problèmes dans le domaine du transport des particules chargées. Nous nous intéressons à deux de ces problèmes, à savoir le transport des électrons et le calcul du potentiel électrique. Nous avons participé au développement d'un modèle SHE (Spherical Harmonics Expansion) qui résulte d'une analyse asymptotique de l'équation de Boltzmann munie de conditions de réflextion aux bords. Ce modèle permet d'approcher la fonction de distribution en énergie des électrons en résolvant une équation de diffusion dans un espace{position, énergie}. Plus précisement, nous avons étendu une démarche existante au cas où les collisions en volume (excitation, ionisation) et les collisions inélastiques à la paroi (attachement et émission secondaire) sont prises en compte. Enfin, nous avons écrit un code de résolution du modèle SHE, dont les résultats ont été comparés avec ceux d'une méthode de Monte Carlo. Nous obtenons un bon accord entre les deux modèles alors que le temps d'exécution du code SHE est plusieurs centaines de fois plus court que celui du Monte Carlo (quelques minutes contre plusieurs heures). Dans un deuxième temps, nous avons étudié le calcul du potentiel électrique. La présence du champ magnétique impose d'écrire le courant d'électrons sous la formeÁ =-sÑ W où W est le potentiel électrique et le tenseur de conductivité s est fortement anisotrope compte tenu des grandeurs physiques en jeu dans le SPT. Pour résoudre div (Á) = S, nous avons implémenté une méthode de volumes finis et nous avons vérifié qu'elle échouait lorsque le rapport d'anisotropie devenait grand. Aussi nous avons développé une méthode de paramétrisation, qui consiste à extrapoler la solution d'un problème anisotrope à l'aide d'une suite de problèmes isotropes. Cette méthode a donné des résultats encourageants pour de forts rapports d'anisotropie, et devrait nous permettre d'atteindre des cas réelsThe modelling of the ionic thruster belonging to the SPT class raises many problems of plasma physics. We studied two of them, namely the electron transport and the computation of the electric potential. The electron transport is subject to the influence of the fields (magnetic and electric) set in the channel of the thruster on the one hand, and to the collisions of electrons with heavy species and at the walls on the oher hand. We participated to the development of a SHE model, wich is derived by performing an asymptotic analysis of the Boltzmann equation with a condition that models the reflection at the walls. This model allow to approximate the Electron Energy Distribution Function by solving a diffusion equation in the {position, energy} space, whose scales are macroscopic. More precisely, we extended an existing approach to the case where scattering against atoms are taken into account, as well as inelastic collisions at the walls. Then we compared the implementation of this model tot the results of a Monte Carlo simulation. We obtain similar results at a very reduced computational cost. This work lead to three publications, which are incorporated to the thesis. In a second stage, we studied the computation of the electric field in two dimensions. Due to the presence of a magnetic field, this problem gives rise to an anisotropic elliptic problem. Furthermore, the conductivities along the magnetic field and across the magnetic field lines can differ by several orders of magnitude. We implemented a finite volume scheme and we showed the numerical difficulties raised by such anisotropies. Hence, we improved this method by relating the solution of a highly anisotropic problem to a sequence of isotropic problems. This method proved to behabe well and we should be able to treat realistic cases shortly
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Knoop, Martina. "Etude spectroscopique du doublet métastable 3D de l'ion Ca+ dans un piège de Paul en présence de collisions." Phd thesis, Université de Provence - Aix-Marseille I, 1994. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00915236.
Full textAbstract:
Un dispositif permettant le confinement d'ions calcium pendant des heures a été réalisé. Dans une première étape les ions ont été détectés utilisant deux méthodes électroniques: l'éjection résonnante à l'aide d'un multiplicateur d'électrons, et la détection par un circuit résonnant. L'influence d'un gaz tampon sur les durées de confinement et l'évolution de la charge d'espace a été mise en évidence par cette dernière méthode. les ions ont ensuite été détectés par la fluorescence des raies de résonance du CaII soit en utilisant un gaz tampon, soit par double-résonance optique-optique. l'excitation directe des transitions interdites 4S-3D des ions a permis d'aborder des mesures de la durée de vie naturelle des niveaux métastables par une méthode originale. des résultats très précis pour ces durées de vie ont été obtenus. Nous avons déterminé les taux de réaction pour la désexcitation des états métastables vers le niveau fondamental (quenching) en mesurant la variation de la durée de vie effective des niveaux en présence de différents gaz tampon. une étude en équilibre (fluorescence sensibilisée) ainsi qu'une étude dynamique des populations des deux états du doublet ont fourni des taux de réaction pour le mélange des niveaux de structure fine.
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Dubois, David. "Etude de la chimie de la haute et basse atmosphère de Titan : approche expérimentale." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLV049/document.
Full textAbstract:
Je présente ici mes travaux de thèseque j’ai réalisé ces trois dernières années au seindu Laboratoire ATMosphères et Observations Spa-tiales (LATMOS) de l’Université de Versailles St-Quentin-en-Yvelines (UVSQ) et du Jet PropulsionLaboratory (JPL), California Institute of Technol-ogy. Pendant ces 3 ans je me suis intéressé à la réac-tivité chimique des composés organiques en phasegaz et solide, en utilisant des expériences de labo-ratoire simulant les conditions de l’ionosphère et dela basse atmosphère de Titan, le plus gros satellitede Saturne. Titan est la seule lune du Système So-laire qui possède sa propre atmosphère. Cette atmo-sphère est principalement composée d’azote molécu-laire (N2). Le méthane (CH4) forme le gaz sec-ondaire. D’une part, j’ai analysé les composés neu-tres et les composés chargés (ions) présents dansdes mélanges gazeux simulant la haute atmosphèrede Titan. Ces composés sont considérés commeprécurseurs chimique à la brume organique observéeentourant Titan. C’est-à-dire qu’ils forment les pre-mières étapes d’une succession de réactions chim-iques de plus en plus élaborées formant plus bas dansl’atmosphère des particules solides complexes. Lanature de ces particules dans l’atmosphère de Titanreste encore à élucider complètement. Mon travailpendant cette thèse a été d’utiliser des expériencesde laboratoire pour investiguer la réactivité chim-ique en phase gaz (Chapitres 3 & 4), précurseurs àla formation d’aérosols, ainsi que le vieillissement deces composés plus bas dans l’atmosphère lorsqu’ilsforment les premiers condensats de nucléation à laformation de nuages (Chapitre 5)Titan is the only moon in the SolarSystem to possess its own dense and gravitationallybound atmosphere, and is even larger than planetMercury. Its rocky diameter is a mere 117 km shy ofGanymede’s. If we were to scoop up a 1 cm3 sam-ple from Titan’s upper atmosphere, we would findtwo dominant molecules: molecular nitrogen N2 andmethane CH4. Should we look a bit more carefully,we would find many neutral molecules and positiveand negative ion compounds. These chemical speciesare the outcome of processes resulting from ener-getic radiation reaching Titan’s upper atmosphere,breaking apart the initial N2 and CH4. A cascadeof subsequent reactions will trigger the formationof new gas phase products more and more com-plex. Eventually, these products mainly contain-ing hydrogen, carbon and nitrogen will form largefractal aggregates composing the opaque haze en-shrouding the surface of Titan. This haze is whatgives Titan such a unique brownish hue. Most ofthe photochemically-produced volatiles will eventu-ally condense in the lower atmosphere, where theymay aggregate to form micrometer-sized icy parti-cles and clouds. During my PhD, I have focusedmy studies on (i) the gas phase reactivity of aerosolprecursors in experimental conditions analogous toTitan’s upper atmosphere (Chapters 3 & 4), and (ii)the end of life of some of the products as they con-dense in the lower and colder atmosphere (Chapter5). I used two experiments to address these respec-tive issues: the PAMPRE plasma reactor, located atLATMOS, UVSQ, Guyancourt, France, and the Ac-quabella chamber at the Jet Propulsion Laboratory,California Institute of Technology, Pasadena, USA.In this manuscript, I present my work on the neutraland positive ion reactivity in the PAMPRE plasmadischarge, as well as ice photochemistry results usinglaser irradiation in near-UV wavelengths
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Hällsten, Ulf. "Studies of physical processes generated by energetic ions in dense target gases /." Åbo (Finlande) : Åbo akademi, 2003. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb39298369j.
Full text
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Gerst, Jan Dennis. "Investigation of magnetized radio frequency plasma sources for electric space propulsion." Phd thesis, Université d'Orléans, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00977801.
Full textAbstract:
The PEGASES thruster (Plasma Propulsion with Electronegative Gases) is a novel type of electric thruster for space propulsion. It uses negative and positive ions produced by an inductively coupled radio frequency discharge to create the thrust by electrostatically accelerating the ions through a set of grids. A magnetic filter is used to increase the amount of negative ions in the cavity of the thruster. The PEGASES thruster is not only a source to create a strongly negative ion plasma or even an ion-ion plasma but it can also be used as a classical ion thruster. This means that a plasma is created and only the positive ions are extracted and accelerated making it necessary to neutralize the plasma behind the acceleration stage like in other ion thrusters. The performances of the PEGASES thruster have been investigated mainly in xenon in order to compare the obtained results with RIT-type ion thrusters. The thruster has been investigated with the help of a variety of probes such as a Langmuir probe, a planar probe, a capacitive probe and a RPA (Retarding Potential Analyzer). In addition, an ExB probe has been developed to measure the velocity of the ions leaving the thruster and to differentiate between the ion species present in the plasma.
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Martin, Pierre. "Studies of interactions between ions in ionics liquids electrolytes by nuclear magnetic resonance." Thesis, Orléans, 2018. http://www.theses.fr/2018ORLE2044/document.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse porte sur l’étude d’électrolytes pour utilisation dans des systèmes de stockage énergétiques tels que les batteries lithium-ions. Les matériaux spécifiques à cette étude sont des liquides ioniques à base de pyrrolidinium avec le fluorosulfonylimide (FSI) en tant que contre-ion, le tout dopé au lithium.La méthode de caractérisation principale est la spectroscopie par Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) qui peut être utilisée pour résoudre la structure, la dynamique ou encore l’arrangement spatial entre les anions et les cations. Des mesures de diffusion et des expériences de relaxation réseau-spin, utilisant 1H pour les cations, 19F pour les anions et 7Li, sont effectuées pour étudier le transport ionique dans le liquide ainsi que la rotation moléculaire respective des différents ions.Toutefois, dans le but de mieux comprendre le mécanisme de transport des ions à un niveau moléculaire dans ces liquides ioniques, l’expérience Heteronuclear Overhauser Effect SpectroscopY (HOESY) a été employée. Cette technique est basée sur le transfert d’aimantation entre deux isotopes nucléaires dans l’espace. Puisque le transfert est généralement dû à des interactions de courtes portées, des informations concernant les différentes proximités des espèces dans le liquide sont obtenues.Une grande partie de cette étude est concentrée sur le développement de la technique HOESY elle-même, avec l’amélioration de la séquence d’impulsion RMN mais aussi de l’analyse du signal, dans l’optique d’une étude quantitative et du développement d’une procédure automatique et systématique d’ajustement des données théoriques aux données expérimentales. Des simulations par Dynamique Moléculaire (DM) et des mesures de relaxation RMN sont utilisées pour permettre l’analyse des expériences OESY, permettant alors d’accéder à la corrélation des distances entre les noyaux et des paramètres de relaxation tels que les temps de corrélation, pouvant permettre une meilleure compréhension du transport ionique. En plus du développement de cette technique, de nouveaux liquides ioniques incluant des chaînes alkyles plus longues, des cycles plus longs ou encore un groupe ethero-alkyle sur la chaine alkyle sont étudiés par HOESY dans le ut d’observer l’impact de la structure du cation sur les interactions ioniques. Une autre technique complémentaire, la polarisation dynamique nucléaire, est aussi adoptée afin d’étudier les liquides ioniques dans un état vitreux imitant leur structure à l’état liquideThis work is focused on the study of electrolytes for energy storage devices such as lithium ion batteries. The specific materials are pyrrolidinium-based ionic liquid electrolytes with bis-fluorosulfonylimide (FSI) as the counter anion, and also containing lithium.The main experimental method of characterization is Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spectroscopy, which can be used to probe structure, dynamics and spatial arrangements between anions and cations. NMR-based diffusion measurements or spin lattice relaxation experiments, using 1H for cations, 19F for anions and 7Li, are used to study the ionic transport in the liquid and the molecular tumbling of the different ions respectively.However, in order to attempt to better understand the ion transport mechanism at the molecular level in these ionic liquids, the HOESY (Heteronuclear Overhauser Effect SpectroscopY) experiment is used. This technique is based on a transfer of magnetization through space between two different nuclear isotopes. As this transfer is generally mediated by short-range interactions, it provides information on which species are close together in the liquid.A large part of this work is based on the development of the HOESY technique itself, both improving the implementation of the NMR pulse sequence to reduce the experimental time, but also improving ways to analyze the resulting data in a quantitative way and developing an automatic and systematic data fitting procedure. Molecular Dynamics (MD) simulations and NMR relaxation measurements are also used to assist the HOESY analysis, allowing correlations with distances between nuclei and motional parameters such as correlation times to be established, which will lead to a better understanding of the ion interactions. In addition to this technique development, others ionic liquids including longer alkyl, longer cycle or even an ether-o-alkyl group on the alkyl chain, are studied by HOESY in order to observe the impact of the cation structure on the ionic interactions. Another complementary technique, dynamic nuclear polarization, is also used in order to study the ionic liquid in the glassy state structure which mimics the liquid state
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Renaud, Justine. "Application des faisceaux d'ions focalisés à la création de centres NV du diamant. Caractérisation de ces faisceaux d'ions issus d'une source plasma." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLN027.
Full textAbstract:
Depuis plus de 45 ans, les colonnes à faisceaux d'ions focalisés FIB à base de source à métal liquide (Ga) sont utilisées pour l'élaboration, la modification ou l'analyse de nanostructures. Beaucoup plus récemment, moins de 10 ans, les sources plasma sont intégrées dans les FIB afin de répondre aux besoins d'analyse de défaillance mais également de préparation d'échantillons. Ce marché des FIB plasma est en forte progression ces derniers années et s'accompagne d'une amélioration permanente des spécifications de cette technologie encore jeune. Il est donc nécessaire de caractériser au mieux ces sources afin de pouvoir améliorer l'optique associée. Dans cette thèse, nous présentons le développement d'une nouvelle colonne FIB fonctionnant avec une source d'ions plasma, dédiée à la création de centres NV, ainsi que le développement d'un outil permettant de caractériser les performances de cette source.Étant donné le contexte de ces travaux, la première partie du manuscrit est consacrée à la présentation de la technologie FIB, de son fonctionnement et de ses applications. Dans le second chapitre, nous présentons le développement d'une colonne FIB dédiée à l'implantation d'ions azote pour la création contrôlée de centres colorés NV dans des diamants. Nous commençons par introduire les propriétés uniques des centres NV ainsi que les méthodes usuelles pour leur création. Nous présentons ensuite les différentes étapes de la caractérisation de cette colonne FIB. Les implantations réalisées au cours de ce travail ont pu être utilisées pour le développement d'une nouvelle application des diamants dopés.Dans le dernier chapitre du manuscrit, nous nous intéressons à la conception d'un banc de test permettant d'obtenir les paramètres clés de la source d'ions, à savoir la dispersion en énergie et l'émittance. Les méthodes usuelles de mesure de ces paramètres sont présentées puis le fonctionnement du banc de test est entièrement décrit. Nous présentons ensuite les mesures effectuées avec des faisceaux d'ions xénon puis oxygène. Certains paramètres de la source d'ions plasma ont ainsi été obtenusFor more than 45 years, focused ion beams FIB columns based on liquid metal ion sources (Ga) have been used for the development, modification or analysis of nanostructures. Much more recently, less than 10 years ago, plasma sources are integrated in FIBs to meet the needs of failure analysis as well as sample preparation. This plasma FIB market has grown strongly in recent years and is accompanied by a permanent improvement of the specifications of this young technology. Therefore, it is necessary to characterize these sources in order to improve the associated optics. In this thesis, we present the development of a new FIB column working with a plasma ion source, dedicated to the creation of NV centers, as well as the development of a system dedicated to the characterization of the performances of this source.Given the context of this work, the first part of the manuscript is dedicated to the presentation of FIB technology, its operation and its applications. In the second chapter, we present the development of a FIB column dedicated to the implantation of nitrogen ions for the controlled creation of NV color centers in diamonds. We begin by introducing the unique properties of NV centers as well as the usual methods for their creation. Then we present the different steps of the characterization of this FIB column. The implantations carried out during this work have been used for the development of a new application of doped diamonds.In the last chapter of the thesis, we are interested in designing a test bench to obtain the key parameters of the ion source, namely energy dispersion and emittance. The usual methods for measuring these parameters are presented and the operation of the test bench is fully described. Then we then present the measurements made with beams of xenon ions and oxygen ions. Some parameters of the plasma ion source have thus been obtained
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Tole, Philip. "Ab initio studies of polarisabilities of ions in crystals." Thesis, University of Exeter, 1989. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.236521.
Full text
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Comini, Pauline. "Étude de la formation d'antihydrogène neutre et ionisé dans les collisions antiproton-positronium." Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066639/document.
Full textAbstract:
L’expérience GBAR propose de mesurer, au CERN, l’accélération de la pesanteur terrestre sur l’antimatière grâce à des atomes froids (neV) d’antihydrogène soumis à une chute libre. Ceux-ci sont obtenus en refroidissant d’abord des ions positifs d’antihydrogène, obtenus grâce à deux réactions consécutives se produisant lors de la collision d’un faisceau d’antiprotons avec un nuage dense de positronium.Le travail de thèse porte sur l'étude de ces réactions dans le but d’optimiser la production des ions d’antihydrogène. Pour cela, les sections efficaces des deux réactions ont été calculées dans le cadre d’un modèle de théorie des perturbations (Continuum Distorted Wave – Final State) pour des antiprotons ayant une énergie comprise entre 0 et 30 keV ; différents états excités du positronium ont été examinés. Ces sections efficaces ont ensuite été intégrées à une simulation de la zone d’interaction entre positronium et antiprotons afin de définir les paramètres expérimentaux optimaux pour GBAR. Les résultats suggèrent d’utiliser les états 2P, 3D ou, dans une moindre mesure, 1S du positronium, respectivement pour des antiprotons de 2, moins de 1 ou 6 keV. L’importance de compresser les impulsions temporelles d’antiprotons est soulignée ; le positronium devra être confiné dans un tube de 20 mm de long pour 1 mm de diamètre.Un laser en impulsion à 410 nm permettant d’exciter la transition à deux photons vers l’état 3D du positronium avait déjà été proposé. Son principe repose sur le doublage en fréquence d’un laser titane-saphir à 820 nm. Le dernier volet de la thèse fut dédié à la réalisation de ce laser, qui délivre des impulsions courtes (9 ns) de 4 mJ à 820 nmThe future CERN experiment called GBAR intends to measure the gravitational acceleration of antimatter on Earth using cold (neV) antihydrogen atoms undergoing a free fall. The experiment scheme first needs to cool antihydrogen positive ions, obtained thanks to two consecutive reactions occurring when an antiproton beam collides with a dense positronium cloud.The present thesis studies these two reactions in order to optimise the production of the anti-ions. The total cross sections of both reactions have been computed in the framework of a perturbation theory model (Continuum Distorted Wave – Final State), in the range 0 to 30 keV antiproton kinetic energy; several excited states of positronium have been investigated. These cross sections have then been integrated to a simulation of the interaction zone where antiprotons collide with positronium; the aim is to find the optimal experimental parameters for GBAR. The results suggest that the 2P, 3D or, to a lower extend, 1S states of positronium should be used, respectively with 2, less than 1 or 6 keV antiprotons. The importance of using short pulses of antiprotons has been underlined; the positronium will have to be confined in a tube of 20 mm length and 1 mm diameter.In the prospect of exciting the 1S-3D two-photon transition in positronium at 410 nm, a pulsed laser system had already been designed. It consists in the frequency doubling of an 820 nm pulsed titanium-sapphire laser. The last part of the thesis has been dedicated to the realisation of this laser system, which delivers short pulses (9 ns) of 4 mJ energy at 820 nm
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Achkasov, Kostiantyn. "Study of negative ion surface production in cesium-free H2 and D2 plasmas : application to neutral beam injectors for ITER and DEMO." Thesis, Aix-Marseille, 2015. http://www.theses.fr/2015AIXM4770.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse était trouver des solutions pour produire de hauts rendements d’ions négatifs (IN) H–/D– sur des surfaces dans des plasmas de H2/D2 sans Cs pour des applications en fusion thermonucléaire. La modélisation des fonctions de distribution en énergie des ions négatifs (FDEIN) a montré un accord remarquable avec l'expérience pour les matériaux carbonés. Une méthode de reconstruction mis au point dans le cadre de cette thèse a permis de déterminer les distributions en énergie et en angle des IN émis de la surface. La méthode de reconstruction peut être appliquée à tout type de surface et/ou d’IN. Une étude de la production des IN en surface a été réalisée sur une grande variété de matériaux (des différents types de graphite, couches de diamant et métaux). L'influence sur le rendement des IN de la température de surface, de la tension de polarisation et du temps d'exposition au plasma a été étudiée. Une méthode de polarisation pulsée a été développée pour permettre l'étude de production des IN sur les surfaces de matériaux isolants tels que le diamant microcristallin non dopé. L'utilisation de diagnostics de surface ex situ tels que la désorption programmée en température (DPT) et la spectroscopie Raman ont permis de caractériser l'état de surface des matériaux carbonés. L’ensemble des études a permis de montrer que pour optimiser le rendement des IN sur le diamant, il faut travailler avec une surface moins dégradée. Celle ci peut être obtenu en augmentant la température de surface jusqu’à 400°C – 500°C ce qui permet de restaurer les propriétés intrinsèques des diamants ou en appliquant une polarisation pulséeThe objective of this thesis was to find solutions to produce high yields of H–/D– negative ions (NI) on surfaces in Cs-free H2/D2 plasmas for thermonuclear fusion applications. Modeling of the negative-ion energy distribution functions (NIEDF) has shown remarkable agreement with experiment for carbon materials. The reconstruction method developed in the course of this thesis has allowed to determine the distribution in energy and angle of NI emitted from the surface. The reconstruction method can be applied to any type of surface and/or NI. A study was performed on a large variety of materials: different types of graphite, diamond films and metals. The influence of surface temperature, bias and plasma exposure time on NI yield was investigated. The method of pulsed bias was developed to enable the study of NI production on surfaces of insulating materials such as microcrystalline non-doped diamond (MCD). The use of ex situ surface diagnostics such as temperature programmed desorption (TPD) and Raman spectroscopy has allowed to characterize the surface state of carbon materials. Basing on the performed studies, we demonstrated that to optimize the NI yield on diamond one has to work with a less degraded surface. This can be obtained rising the surface temperature to 400°C–500°C which allows restoring intrinsic properties of diamond. The less degraded surface state can also be obtained by applying the pulsed bias which gives the possibility to increase the H2/D2 surface coverage and diminish the defects induced by plasma exposure
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Duval, B. P. "Spectroscopic studies of highly ionised atoms : A study of transitions from impurity ions in a neutral beam heated tokamak." Thesis, University of Oxford, 1986. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.375254.
Full text
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Tenerani, Anna. "Dynamics of ion-scale coherent magnetic structures and coupling with whistler waves during substorms." Paris 6, 2012. http://www.theses.fr/2012PA066473.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, on propose un nouveau modèle de couplage auto-cohérent entre des structures magnétiques cohérentes sur les échelles ioniques et des ondes dites de sifflement (whistlers, en anglais) à plus hautes fréquences, afin d’interpréter les données expérimentales recueillies par les satellites Cluster pendant un sous-orage magnétique dans la région nocturne de la magnétosphère terrestre. Le couplage fournit un mécanisme pour confiner et transporter les ondes whistlers par l’intermédiaire d’ une onde nonlinéaire qui se propage obliquement par rapport au champ magnétique. Cette étude s’appuie sur une analyse des données expérimentales, sur une modélisation théorique ainsi que sur des simulations numériques. Pendant les sous-orages magnétiques, la magnétosphère est soumise à de fortes perturbations magnétiques et électriques dans une vaste gamme de fréquences, qui vont des basses fréquences, inférieures ou de l’ordre de l’échelle temporelle typique ionique, aux hautes fréquences, supérieures ou de l’ordre de l’ échelle temporelle typique électronique. Afin de connaître les processus physiques qui déterminent la dynamique de la magnétosphère pendant les sous-orages, il est fondamental de comprendre si, et avec quel méchanisme, des couplages peuvent se produire entre des ondes qui se propagent sur des temps caractéristiques différents. Des structures magnétiques à basse fréquence ont déjá été obsérvées dans des régions comme la magnétogaine et le vent solaire, éventuellement associées à des ondes whistlers à plus haute fréquence. Dans cette thèse, on montre que des structures similaires sont obsérvées dans la couche de plasma à l’intérieur de la magnétosphère. On s’intérroge ensuite sur la façon dont l’inhomogénéité de telles structures peut influencer la propagation des ondes à plus haute fréquence. Grâce à ses quatre satellites en configuration tetraédrique et à ses mésures à haute résolution temporelle, la mission Cluster nous offre une occasion unique de pouvoir analyser la structure spatiale des perturbations stationnaires (ou se propageant) et d’étudier la dynamique du plasma sur des échelles temporelles plus courtes, telles que celles des ondes whistlers. Ainsi, je décrirai les émissions d’ondes whistlers détectées par les satellites Cluster à l’intérieur de structures magnétiques cohérentes situées dans un écoulement de plasma rapide pendant le sous-orage du 17 Août 2003. Au cours de cette période, les satellites Cluster sont situés dans la couche de plasma, séparés d’une distance de l’ordre des échelles spatiales typiques ioniques(le rayon de giration ou la longueur d’inertie des ions). Les ondes whistlers sont corrélées avec des structures magnétiques characterisées par un minimum du module du champ magnétique et un maximum de densité du plasma. Ces dernières ont été modélisées comme des ondes planes nonlinéaires de type lent qui piègent et transportent les ondes whistlers. A partir d’une étude théorique et numérique en utilisant une approche bi-fluide, on peut alors reproduire les données observationnelles. Le rôle possible de telles structures couplées dans la physique des sous-orages est aussi discuté. Ce nouveau mécanisme de piégeage, étudié ici en utilisant comme guide pour les whistlers une onde oblique de type magnétosonique, est d’intérêt plus général par rapport au contexte spécifique des observations présentées dans cette thèse. En effet, d’autres ondes nonlinéaires, comme par exemple les ondes d’ Alfvén obliques ou d’ Alfvén cinétiques dans les plasmas à beta fort (où beta est le rapport de la pression thermique du plasma sur la pression magnétique), pourraient aussi transporter les whistlers. Ce modèle de piégeage constitue aussi une explication alternative aux modèles existants qui considèrent une inhomogénéité stationnaire sous la forme d’un canal de densité. Enfin, l’étude décrite dans cette thèse concerne des problématiques fondamentales en physique des plasmas, comme la propagation d’ondes dans les milieux inhomogènes et l’interaction entre modes sur des échelles temporelles différentesA new model of the self-consistent coupling between low frequency, ion-scale coherent magnetic structures and high frequency whistler waves is proposed in order to interpret space data gathered by Cluster satellites during substorm events, in the night sector of the Earth’s magnetosphere. The coupling provides a mechanism to spatially confine and transport whistler waves by means of a highly oblique, propagating nonlinear carrier wave. The present study relies on a combination of data analysis of original in situ measurements, theoretical modeling and numerical investigation. During substorms, the magnetosphere undergoes strong magnetic and electric field fluctuations ranging from low frequencies, of the order or less than the typical ion-time scales, to higher frequencies, of the order or higher than the typical electron time-scales. To understand basic plasma physical processes which characterize the magnetosphere dynamics during substorms an analysis of whether, and by which mechanism, waves occurring at these different time scales are coupled, is of fundamental interest. Low frequency magnetic structures are commonly detected in environments such as the magnetosheath and the solar wind, as well as in the dusk magnetosphere, possibly correlated with higher frequency whistler waves. In this Thesis it is shown that similar magnetic structures, correlated with whistler waves, are observed in the magnetospheric plasma sheet during substorms. The interesting question arises as to how the inhomogeneity associated with such magnetic structures affects the propagation of higher frequency waves. The Cluster mission, thanks to its four satellites in tetrahedron configuration and high temporal resolution measurements, provides a unique opportunity on the one hand to explore the spatial structure of stationary and propagating perturbations observed at low frequencies and on the other hand to study dynamics occurring at higher temporal scales, via whistler mode waves. With regard to this, I will describe the Cluster spacecraft detection of large amplitude whistler wave packets inside coherent ion-scale magnetic structures embedded in a fast plasma flow during the August 17th 2003 substorm event. In this period the Cluster satellites were located in the plasma sheet region and separated by a distance which is less than the magnetotail typical ion-scale lengths, namely the ion gyroradius and the ion inertial length. The observed whistler emissions are correlated with magnetic field structures showing magnetic depletions associated with density humps. As a first step, the latter have been modeled as one dimensional nonlinear slow waves which spatially confine and transport whistlers, in the framework of a two-fluid approximation. This schematic model is investigated through a theoretical and numerical study by means of a two-fluid code, and it is shown that the proposed model goes quite well with data interpretation. Its possible role in substorm dynamics is also discussed. This new trapping mechanism, studied here by using a highly oblique slow magnetosonic soliton as a guide for whistler waves, is of more general interest beyond the specific context of the observations reported in this Thesis. Other nonlinear structures showing similar features, for example highly oblique nonlinear Alfvén waves or kinetic Alfvén waves in high beta plasmas, can in principle act as wave carriers. The model proposed provides an explanation for the recurrent detection of whistlers inside ion-scale magnetic structures which is alternative to usual models of stationary magnetic structures acting as channels. Moreover, the study described in this Thesis addresses more general questions of basic plasma physics, such as wave propagation in inhomogeneous plasmas and the interaction between wave modes at different temporal scales
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Arab, Zeinab. "Plasma based ion implantation and plasma hydrogenation of silicon for photovoltaics : influence on the electrical properties." Poitiers, 2009. http://www.theses.fr/2009POIT2263.
Full textAbstract:
This report reviews the history, the present status and possible future developments of photovoltaic industry. The base material in this domain is crystalline silicon. Although c-Si is not the optimal material from a solid state physics point of view it dominates the market and will continue to do this. A considerable part of this study deals with quality improvement of crystalline silicon via passivation by hydrogenation and hydrogen implantation (PBII). Some conventional in-line implantation has also been performed in order to compare these two implantation methods. Mono crystalline p-type (CZ) silicon (100) wafers with a thickness of ~ 700 µm and estimated resistivity of 5-10 Ωcm with boron concentration of about 1015 cm-3 are used as sample for ion implantation. For hydrogenation experiences multi crystalline p-type silicon wafers fabricated by Photowat with a thickness of ~300µm and estimated resistivity of 1-2 Ωcm with boron concentration of about 1016 cm-3 have been used. The implantation is realized at working pressure regulated at 2 Pa with a hydrogen gas flew of 20 Sccm. Then the plasma is generated with a forward power of 700W, high voltage pulses of 20 kV with length of 10 µs and a frequency of 200 Hz. Different hydrogen dose of 1015 to 2×1017 at. H/cm2 are applied into the samples. Hydrogenation on its turn is realized with the same condition of plasma generation at different temperatures (300°-800°C) and pressures (2-12 Pa). TEM micrographs show the formation of different kind of defects. For low hydrogen dose from 1015 to 1016 at. H/cm2 the modifications consist mainly of planar defects as (100) platelets, some dislocation loops and interstitials. Higher dose (1016 to 1017 at. H/cm2) results in the formation of (100) and (111) platelets and more dislocations and micro-cracks giving rise to the formation of blistering and exfoliation. However TEM doesn’t show any significant micro-structural modifications after hydrogenation. NRA study has been done in order to determine the hydrogen profile for both implanted and hydrogenated silicon. Hydrogen concentration increase with implantation dose increasing and can reach up to 25 atomic % for hydrogen dose of 2×1017 at. H/cm2. Meanwhile hydrogenation at relatively high temperature results in low hydrogen concentration. The maximum hydrogen concentration is enriched at 400°C-2 hours hydrogenation. Sinton lifetime measurement has also been used in order to determine the carrier lifetime in hydrogenated microcrystalline silicon. Passivation is found to be more effective for hydrogenation realized at low temperature (below 600°C) because at higher temperature the out-diffusion is more pronounced and will influence the effect of hydrogenationCe rapport présente l'histoire et le statut du développement de l'industrie photovoltaïque aujourd'hui et dans l'avenir. Le matériel de base dans ce domaine est le silicium cristallin. Bien que c-Si ne soit pas le meilleur choix du point de vue de la physique d'état solide il domine encore le marché. Une partie importante de cette étude est consacrée à l'amélioration de la qualité du c-Si via la passivation par hydrogénation et l'implantation ionique par immersion plasma (PIII). Des expériences ont été effectuées afin de comparer le PIII avec la méthode conventionnelle d'implantation (implantation en ligne). Pour les expériences de PIII, les substrats utilisés étaient du silicium mono cristallin de type p d'orientation (100) avec une épaisseur d'environ 700 µm, une résistivité estimée entre 5 et 10 Ωcm et une concentration de dopant de 1015 cm-3, alors que pour les expériences d'hydrogénation nous avons utilisé des plaquettes de silicium multi cristallin de type p fabriquées par Photowat d'une épaisseur d’environ 300 µm, une résistivité de 1 à 2 Ωcm et une concentration de dopant de 1016 cm-3. L'implantation a été réalisée sous une pression de 2 Pa avec le débit d'hydrogène réglé à 20 sccm. Ensuite, le plasma a été crée à l'aide d'une puissance incidente de 700 W avec des impulsions de 20 kV d'une durée de 10 µs et une fréquence de 200 Hz. Différentes doses de 1015 à 2×1017 at. H/cm2 d'hydrogène ont été appliquées aux échantillons. Dans le cas de l'hydrogénation, la création du plasma est identique à celle du PIII mais avec différentes température (300°C-800°C) et pressions (2-12 Pa). Les résultats de la microscopie électronique en transmission révèlent la formation de différents types de défauts. Pour les doses assez base de 1015 à 1016 at. H/cm2 les modifications sont principalement des « platelets », des boucles de dislocations et des défauts interstitiels. Les doses plus élevées (1016 à 1017 at. H/cm2) permettent la formation des « platelets » d'orientation (100) ainsi que (111) et augmentent le nombre de dislocations et de microcavités qui favorisent la formation des claques (blistering et exfoliation). Cependant, les résultats de TEM ne montrent pas les importantes modifications microstructurales après hydrogénation. Les mesures de NRA ont été réalisées pour déterminer le profil d'hydrogène dans les échantillons implantés ainsi que dans les échantillons hydrogénés. La concentration d'hydrogène augmente avec l'augmentation de la dose d'implantation et peut acquérir jusqu'au 25 at. % (dose = 2×1017 at. H/cm2). Les mesures de NRA montrent que pour les échantillons hydrogénés à des températures relativement élevés la concentration d'hydrogène est faible. La concentration maximale d'hydrogène a été obtenue à partir d'un échantillon hydrogéné à 400°C-2 heures. La méthode de mesure de la durée de vie de Sinton a été utilisée lors de cette étude pour déterminer la durée de vie des porteurs dans le silicium multi cristallin. La passivation via hydrogénation est encore plus efficace à de basses températures (inférieur à 600°C) car sous les températures élevées l'exo-diffusion d'hydrogène sera plus prononcée et va influencer l'effet d'hydrogénation
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Roubin, Jean-Pierre. "Étude de l'injection d'atomes neutres rapides dans le tokamak T. F. R." Paris 11, 1987. http://www.theses.fr/1987PA112194.
Full textAbstract:
Lors des expériences d'injection d'atomes neutres rapides dans le tokamak TFR, les élévations de température du plasma sont faibles et saturent à forte puissance. Ce fait amène à remettre en question le schéma classique du transfert de la puissance injectée au plasma thermique et à vérifier expérimentalement ses étapes successives. La transmission et la capture des faisceaux d'atomes neutres dans le plasma sont mesurées par des méthodes calorimétriques et les valeurs obtenues sont en bon accord avec les calculs classiques. Le confinement et la thermalisation des ions rapides sont ensuite étudiés par trois méthodes indépendantes:-l'analyse des atomes neutres rapides d'échange de charge quittant le plasma (un faisceau auxiliaire de neutres modulé permet des mesures résolues spatialement),-l'analyse des flux de neutrons produits lors de l'injection d'ions deutérium dans un plasma de deutérium,-la mesure des courants d'ions rapides non confinés à cause des modulations du champ magnétique toroïdal. Ces expériences montrent qu'un mécanisme non classique transporte les ions injectés les plus énergiques vers la périphérie du plasma. Ce phénomène limite la puissance que l'on peut coupler au centre du plasma et contribue à la détérioration du confinement de l'énergie. On établit alors les rôles respectifs des populations thermiques et non thermiques dans le bilan d'énergie du plasmaDuring neutral beam injection experiments on TFR, the increase of the plasma temperature appears to be weak and is saturating at high power. This observation leads to question the classical scheme of power coupling to thethermal plasma and tocheck experimentally its successive stepsheck experimentally its successive steps. First of all, the neutral beam transmission and capture in the plasma, measured by calorimetric methods, are in agreement with the classical calculations. Next the confinement and thermalization of the fast ions is reviewed by means of three different measurements:- charge exchange analysis of fast neutrals leaving the plasma (an auxiliary modulated neutral beam gives a spatially resolved measurement)- neutron flux analysis during injection of deuterium ions into a deuterium plasma- measurement of the fast ions trapped in the toroidal magnetic field ripples. These experiments show that a non-classical mechanism transports the most energetic ions towards the plasma periphery. This phenomenon then limits the overall power that can be effectively absorbed in the plasma centre and contributes to deteriorate the energy confinement. Finally, the respective role of thermal and non-thermal populations in the power balance is addressed
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DUVET, LUDOVIC. "Instrumentation pour l'etude in-situ des atmospheres neutres et ionises planetaires et cometaires : idm (ion dynamics monitor) et cops (comet pressure sensor)." Paris 6, 2001. http://www.theses.fr/2001PA066296.
Full textAbstract:
Le travail realise durant cette these a consiste en le developpement, la realisation et les tests de deux instruments destines a l'etude des environnements neutres et ionises planetaires et cometaires. Le premier instrument, idm (ion dynamics monitor), est un spectrometre a plasma thermique et suprathermique (< 200 ev) developpe initialement lors de la phase de consolidation du projet cometaire europeen rosetta. Une version amelioree a ensuite ete adaptee pour l'etude de l'ionosphere et de la couche limite de mars dans le cadre du projet dynamo. Les deux versions du spectrometre ont ete testees en laboratoire et les resultats, en tres bon accord avec la simulation, ont montre le respect des specifications necessaires a la mesure. Le second instrument est destine a la mesure des parametres dynamiques d'une atmosphere neutre. Une etude detaillee des techniques de mesures actuelles de la dynamique d'un gaz neutre est tout d'abord presentee et montre l'interet de l'utilisation d'un concept instrumental reposant sur des jauges de densite a impact electronique et des chambres d'equilibre. L'instrument cops (comet pressure sensor), premiere realisation de ce concept, sera embarque a bord de la sonde rosetta et permettra l'evaluation de la vitesse d'expansion et de la densite du gaz cometaire. Le developpement de l'instrument a necessite la mise au point de techniques de modelisation de l'interaction d'un gaz et d'un solide en regime moleculaire et a conduit a la realisation de tests sous faisceau moleculaire. Les resultats montrent que les principaux objectifs sont atteints. Une seconde application de ce concept instrumental destinee a l'etude de la haute atmosphere martienne est aussi presentee.
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SANTOS, JACINETE L. dos. "Trocadores ionicos inorganicos a base de manganes e potassio para recuperacao e remocao de metais poluentes de efluentes aquosos." reponame:Repositório Institucional do IPEN, 2001. http://repositorio.ipen.br:8080/xmlui/handle/123456789/10956.
Full textAbstract:
Made available in DSpace on 2014-10-09T12:46:03Z (GMT). No. of bitstreams: 0Made available in DSpace on 2014-10-09T13:59:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 07536.pdf: 5663211 bytes, checksum: 0b68204c0f6a1c7f09e9308ae2274961 (MD5)
Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
Dissertacao (Mestrado)
IPEN/D
Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP
FAPESP:97/07964-0
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Hérault, Joël. "Etude experimentale du ralentissement d'ions lourds de 20 a 100 mev par nucleon dans la matiere." Toulouse 3, 1988. http://www.theses.fr/1988TOU30075.
Full textAbstract:
Etude experimentale a l'aide d'ions lourds de l'accelerateur ganil sur le spectrometre lise (analyse en energie et en angle) pour determiner le pouvoir d'arret de 11 cibles gazeuses avec une incertitude de plus ou moins 3%. Mise en evidence d'une disparition de la difference entre pouvoirs d'arret des materiaux solides et gazeux lorsque la charge de l'ion tend vers son numero atomique. Analyse des distributions en energies pour de nombreux ions (de l'oxygene au molybdene) et analyse de la distribution angulaire dans des cibles solides et gazeuses. Comparaison des donnees experimentales aux calculs quantiques et classiques