Gaz
5 mm Laiton DelrinR Tungstène Joints toriques
Raccord étanche
Pièce assurant le centrage de la tige
FigureII.1 – Coupe longitudinale du Plasma Gun ayant une électrode en tungstène.
2. Le second est généré à l’électrode interne puis remonte le flux gazeux.
Le plasma remontant le flux gazeux, s’étenda priori dans les mêmes dimensions que le plasma se propageant dans le sens du flux gazeux. Nous sommes en droit de supposer que les deux plasmas sont de même type. Au cours de cette thèse, nous ne nous intéresserons qu’au plasma qui se propage dans le sens de l’écoulement du gaz.
1.1.2 Électrode creuse en laiton
L’utilisation d’une électrode creuse permet une simplification du réacteur. Le gaz s’écoule à l’intérieur de l’électrode interne (cf. figure II.2), contrairement au cas précédent. Par conséquent, le gaz circule dans un premier temps dans la conduite d’alimentation, puis dans l’électrode avant de déboucher dans le tube en diélectrique. L’étanchéité est assurée par un joint torique placé entre l’électrode interne et les parois internes du tube.
Haute -tension impulsionnelle
Gaz
5 mm Laiton DelrinR Joint torique
Figure II.2 – Coupe longitudinale du Plasma Gun ayant une électrode creuse en laiton.
Du point de vue du mouvement du gaz, l’électrode interne représente une rupture de géométrie dans l’écoulement du gaz. En effet, le gaz circule dans un premier temps dans l’électrode interne puis dans un tube de diamètre interne supérieur à celui de l’électrode. Cette différence de diamètre interne en sortie d’électrode, aussi appelée marche, peut engendrer une zone dite de recirculation du gaz (cf. chapitre VI). Une étude sur l’influence du diamètre interne de l’électrode a été réalisée et a mis en évidence une faible influence sur la génération du plasma et sa propagation. De plus, à l’aide d’images d’émission du plasma en sortie de l’électrode, la zone de recirculation n’a pas
1. LE PLASMA GUN
été observée. Suite à cette étude, le diamètre de l’électrode interne fut fixé à1 mm, ce qui facilite l’usinage des gorges permettant l’insertion des joints toriques.
1.2 Électrode externe
Quel que soit le réacteur utilisé, l’électrode externe a toujours la même configuration et peut être connectée soit à la masse, soit à un potentiel. Des précautions ont été prises afin d’éviter tous risques de passage à l’arc ou de création de plasma dans l’air, autour du capillaire. L’électrode externe est constituée par une bague de laiton de 5 mm de longueur et de 2,5 mm d’épaisseur (figure II.3).
5 mm
15 mm 10 mm 6 mm DelrinR
Capillaire (verre)
Electrode externe (laiton)
Capillaire (verre) Electrode externe
(laiton) DelrinR Résine époxy
Vue générale
Zoom
Figure II.3 – Description de l’électrode externe du Plasma Gun.
Cette bague de laiton n’enserre pas directement le capillaire, entre se trouve une bague en DelrinR (figure II.3), qui fait office de couche diélectrique supplémentaire. L’épaisseur de DelrinR séparant la paroi externe du capillaire de la bague en laiton est fixée à 2 mm. Cette bague supplémentaire est montée serrée sur l’électrode externe, et le tout est placé dans un « container » en DelrinR où est coulée de la résine époxy afin d’isoler l’ensemble.
1.3 Le capillaire
Le tube de diélectrique utilisé dans le réacteur DBD présente un diamètre interne de4 mmet externe de6 mm et est en borosilicate dans la majorité des expériences. En sortie des électrodes, le tube peut se prolonger ou être raccordé à différents tubes. Ces tubes peuvent être rigides, flexibles ou de matériaux différents. Afin de n’utiliser qu’un seul terme pour décrire le tube à l’intérieur duquel se propage le plasma, situé en aval du réacteur DBD, le termecapillairesera
employé.
Les travaux réalisés au cours de la thèse ont nécessité la mise en place et l’utilisation de nom-breux capillaires. La configuration utilisée la plus couramment est présentée en figure II.4(a), elle consiste en l’emploi d’un capillaire en borosilicatea de longueur variable (de5 cmà50 cm). L’uti-lisation d’une telle configuration permet l’étude de la propagation du plasma à l’intérieur d’un capillaire transparent. Les études sur la propagation ont été effectuées à l’aide de capillaires de matériaux différents et dimensions différentes qui sont listées dans le tableau II.1. La plupart des capillaires utilisés sont en verre ou polymères, cependant des sections métalliques peuvent être raccordées. L’emploi de tels capillaires sera détaillé dans le chapitre V. La connexion entre capil-laires s’effectue à l’aide d’une pièce étanche ou raccord (figure II.4(b)). Le raccord est constitué d’une pièce en plexiglas et de deux joints toriques. L’utilisation du plexiglas assure la transpa-rence de la pièce, et les joints toriques son étanchéité, comme illustré en figure II.4(c).
Capillaire/ Tube flexible Conduite de gaz,
capillaire en Rilsan
Réacteur DBD
Electrodes
(a) Configuration usuelle.
Joints toriques
Capillaire de matériau différent Raccord transparent
Réacteur DBD
(b) Jonction de capillaires de matériau différent ou non.
Joint torique
Plexiglass (c) Raccord en plexiglass.
Figure II.4 – Représentation des différentes configurations de capillaires utilisées.
De même que les capillaires peuvent être de matériaux différents, leur géométrie peut égale-ment varier. Ces géométries seront détaillées dans le chapitre IV. À titre d’exemple, la figure II.5 présente les géométries les plus utilisées au cours de la thèse.
Le Plasma Gun se distingue des autres systèmes étudiés dans la littérature par le fait que l’écoulement de gaz, et donc du plasma, se fait via un capillaire, ce dernier pouvant constituer la barrière diélectrique de la DBD. En effet, dans la littérature, le capillaire diélectrique ne se
a. le terme verre sera employé par la suite