Academic literature on the topic 'Plasma multipolaire d'hydrogène'

Les plasmas multipolaires sont utilisés couramment pour les traitements de surfaces. Nous nous sommes intéressés à un plasma d’hydrogène utilisé pour le nettoyage de surfaces d’arséniure de gallium. Nous avons effectué une modélisation du plasma en volume. Parallèlement nous avons développé des diagnostics tant du plasma que de la surface de l’échantillon d’arséniure de gallium. La modélisation de ce plasma moléculaire utilise deux approches complémentaires : la modélisation du dépôt d’énergie par les électrons énergétiques qui induisent un ensemble de processus excitations, ionisations, collisions coulombiennes, etc. La connaissance des taux de ces différents processus nécessite la connaissance de l’évolution de la fonction de distribution en énergie des électrons (F. D. E. E. ) qui est calculée à partir de la résolution numérique de l'équation de Boltzmann. La modélisation de l'évolution des espèces atomiques et moléculaires, neutres ou ionisées : (H, H2, W, H2, Hj), qui fait intervenir les collisions électroniques, donc la F. D. E. E. Et les collisions entre particules lourdes. Cette évolution est régie par un ensemble d'équations cinétiques relatives aux différentes espèces. Nous avons effectué une étude systématique du plasma en fonction des paramètres expérimentaux accessibles à l'utilisateur afin d'optimiser la configuration expérimentale en vue d'une application particulière. Les moyens expérimentaux de diagnostics que nous avons développés sont :-pour l'analyse du plasma en volume, les sondes de Langmuir et la spectroscopie d'émission, notamment, par l'analyse des profils des raies de Balmer. Les résultats obtenus sont confrontés aux résultats de la modélisation. -pour l'analyse de surface, l'ellipsométrie cinétique pour le contrôle de l'évolution de la surface lors de son exposition au plasma d'hydrogène.

En analysant l'evolution du rapport de la densite des ions negatifs sur celle des electrons, en fonction du courant de decharge, pour differentes pressions, nous avons pu mettre en evidence la forte dependance de ce terme en fonction de la temperature electronique. Les observations des signaux de photodetachement, observes au centre de la source et dans la region proche de l'extracteur, nous ont conduit a ameliorer la comprehension de ce signal. Nous en avons conclu que le signal de photodetachement est la superposition de deux signaux: un signal capacitif de courte duree plus un signal conductif beaucoup plus long. Nous avons mis en evidence la dependance du signal capacitif en fonction de la densite des ions negatifs, et developpe une nouvelle technique de mesure de la temperature des ions negatifs, par sondes capacitives

Le traitement du gaas par un plasma multipolaire d'hydrogene et une des etapes necessaires a la preservation des caracteristiques electroniques l'arseniure de gallium. Nous avons effectue une modelisation du plasma en volume. Cette modelisation englobe le calcul de la fonction de distribution en energie des electrons et la modelisation de l'evolution des especes atomiques et moleculaires h, h#2, h#+, h#2#+, h#3#+. Nous avons affectue une etude du plasma en fonction des parametres experimentaux: tension et courant de decharge, pression. L'analyse du profil des raies de la serie de balmer de l'hydrogene atomique ainsi que des caracteristiques de sonde de langmuir permet de confronter les resultats du modele. En vue de l'analyse par spectroscopie des especes resultant de l'interaction du plasma d'hydrogene pur avec l'echantillon du gaas, une etude prealable de l'emission d'un plasma de h#2/15% ash#3 a ete effectuee. Nous avons tente de detecter les atomes d'arsenic provenant de l'interaction par fluorescence induite par laser. Par spectroscopie d'emission, nous avons mis en evidence la presence de raies d'arsenic elementaire dont l'intensite a ete etudiee en fonction de la pression, de la position et de la temperature de l'echantillon

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.

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

Trois techniques sont employees pour mesurer les differents parametres du plasma de la source multipolaire hybride. La premiere, bien connue, est la mesure par sonde du potentiel plasma, de la densite et de la temperature electroniques. La seconde et la troisieme sont basees sur le photodetachement laser. Deux versions de cette methode sont utilisees pour mesurer la densite et la temperature des ions negatifs (la version a un laser et la version a deux lasers). Ces diagnostics sont decrits dans la premiere partie de cette these. En utilisant ces diagnostics, les evolutions des differents parametres du plasma avec les conditions de decharge ont ete etudiees dans l'hydrogene et dans le deuterium. Une comparaison detaillee des resultats obtenus dans les deux gaz est presentee. L'etude des phenomenes impliques dans l'extraction des ions negatifs est aussi traitee. L'influence des parametres d'extraction (tension d'extraction, potentiel de l'electrode plasma et champ magnetique) sur les courants extraits est etudiee. D'autre part, une loi d'echelle pour les courants extraits a ete trouvee