Haut PDF Alimentation sans transformateur pour dispositif de décharge à barrière diélectrique (DBD)

Alimentation sans transformateur pour dispositif de décharge à barrière diélectrique (DBD)

Alimentation sans transformateur pour dispositif de décharge à barrière diélectrique (DBD)

1.4.3.1 Topologie de Xavier Bonnin [1.29] Figure 1-19 : Alimentation à résonance série Xavier Bonnin [1.29] s’est focalisé sur une alimentation à résonance basée sur la topologie présentée Figure 1-19. L’auteur montre l’étude d’un convertisseur pouvant atteindre des fréquences allant jusqu’au mégaHertz avec une tension de sortie de 5kV. Ceci permet à l’auteur d’injecter dans la décharge des courants impulsionnels avec un fort taux de répétition. La réalisation du pont complet est faite avec des semi-conducteurs de technologie grand gap : de types GaN, choisis pour leur performance en fréquence. Une commutation à zéro de tension (ZVS) est opérée dans cette topologie, dans le but de diminuer les pertes à l’amorçage des interrupteurs. Pour les dispositifs DBD de types lampes exciplexes, il faut une tension très supérieure à la tension de claquage V th pour obtenir le premier amorçage de la décharge. Par exemple il a été observé par Bonnin que, à 1MHz, pour une lampe ayant un seuil de claquage à 1200V, le premier claquage ne survient que lorsque la tension gaz atteint une tension de 4kV. Pour pallier cela, il a inséré un transformateur élévateur de rapport assez faible (rapport m = 4) à la sortie du convertisseur. Ce dernier permet d’atteindre la tension nécessaire au premier claquage du gaz. Pour les alimentations résonantes, la fréquence de résonance peut avoir tendance à varier pour diverses raisons : modification de la valeur de l’inductance en chauffant, modification de la capacité équivalente suite à une modification de la nature de la décharge. C’est pour cela que Bonnin [1.29] ajoute dans son dispositif un système de poursuite de la résonance.
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Alimentation électrique des dispositifs à décharge à barrière diélectrique (DBD)

Alimentation électrique des dispositifs à décharge à barrière diélectrique (DBD)

MOTS-CLES – barrière diélectrique, pression atmosphérique, transformateur élévateur, source de courant, aiguilleur de courant. 1. Introduction Les traitements de surfaces par plasma sont actuellement majoritairement réalisés à pression réduite puisque cela permet l’obtention d’un plasma homogène, bénéfique pour la surface à traiter. Les applications sont nombreuses ; citons : la gravure sur silicium pour la microélectronique, le dépôt de couches anti-reflets pour la fabrication des panneaux photovoltaïque, … Néanmoins, la maîtrise de tels procédés à pression atmosphérique apporterait des avantages significatifs : le traitement en ligne deviendrait envisageable ce qui implique un gain de rentabilité ; on se passerait en outre des dispositifs de pompe à vide coûteux en investissement et en entretien. La mise en œuvre de ses dispositifs à une telle pression nécessite l’insertion d’une barrière diélectrique entre les 2 électrodes métalliques où est appliquée la tension: en effet, celle-ci permet d’éviter le régime d’arc électrique, destructeur pour le traitement de surface [2]. Nous obtenons alors le dispositif présenté Figure 1.La maîtrise d’un tel procédé nécessite de s’intéresser d’une part à la physique de la décharge dans le plasma, en considérant la contribution de l’ensemble {électrodes métallique + barrière diélectrique}et de leurs caractéristiques [3], et d’autre part aux aspects relatifs à l’alimentation électrique, qui font l’objet du présent travail. Nous étudions ici une alimentation en créneaux de courant adaptée à la charge constituée par le dispositif de Décharge à Barrière Diélectrique (DBD), dont une étude préliminaire appliquée aux lampes excimères a montré les potentialités pour l’obtention d’une décharge homogène à pression atmosphérique [1]. Cette alimentation doit satisfaire aux exigences suivantes :
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Alimentation électrique des dispositifs à décharge à barrière diélectrique (DBD)

Alimentation électrique des dispositifs à décharge à barrière diélectrique (DBD)

· amplitude et fréquence des créneaux de courant réglables. Figure 1 : Insertion de barrière(s) diélectrique(s) entre les 2 électrodes métalliques afin de repousser l’apparition du régime d’arc électrique. Compte tenu de la gamme de tension considérée, l’insertion d’un transformateur élévateur est nécessaire. Son dimensionnement est un point critique, et doit permettre de quantifier et de minimiser autant que possible les effets parasites : par exemple, nous avons mis en évidence que les capacités parasites jouent un rôle très défavorable vis-à-vis de la qualité de la forme d’onde appliquée à la décharge. Pour générer l’onde de courant en créneaux, nous avons choisi de cascader deux convertisseurs statiques : le premier étage génère un courant constant, de valeur adaptée à la puissance que l’on désire transmettre au dispositif DBD, et le second aiguille le courant vers la charge. Nous abordons le dimensionnement, le contrôle de ces convertisseurs et les choix technologiques qui en découlent.
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Éléments de conception d’un générateur électrique pour l’alimentation d’un dispositif à décharge à barrière diélectrique (DBD)

Éléments de conception d’un générateur électrique pour l’alimentation d’un dispositif à décharge à barrière diélectrique (DBD)

L‘histoire des DBDs démarra en 1839 lorsque Schönbein identifia l'odeur apparaissant autour de l'anode pendant l'électrolyse de l'eau, comme l’attribut d'un nouveau compo- sé chimique qu'il a dénommé ozone [1.1]. Il a fallu attendre jusqu’en 1857 pour arriver aux premières expérimentations connues sur les décharges à barrière diélectrique ou décharges à barrière (souvent référencées sous l’appellation de décharges silencieuses) réalisées par Von Siemens ; celui-ci bre- veta l’ozoneur dispositif dont la conception n’a pas fondamentalement évolué depuis. Les applications principales étaient la production d'ozone ou d'oxyde d'azote. Le sys- tème conçu par cet ingénieur allemand était constitué de deux tubes concentriques (Figure 1.5) entre lesquels était injecté un flux d'oxygène. Une électrode tapissait l'inté- rieur du tube interne alors qu'une autre couvrait l'extérieur du tube externe et l'en- semble était soumis à une forte différence de potentiel via une batterie et une bobine. La propriété remarquable des décharges alors produites dans l'espace délimité par les deux tubes, appelées décharges silencieuses ("silent discharges"), était de produire une importante quantité d'ozone, alors qu'une décharge d'arc aurait nui à la création de cette molécule instable
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Alimentation électrique des dispositifs de décharge à barrière diélectrique

Alimentation électrique des dispositifs de décharge à barrière diélectrique

Figure 4.6 – Valeur de l’inductance et du facteur de qualité en fonction de la fréquence et pour plusieurs valeurs d’entrefer. liées au noyau magnétique et aux fils de bobinage. Cet aspect n’a pas été approfondi durant ce travail car il se situe dans une phase exploratoire, et aucun a priori n’a été formulé sur la géométrie de l’impulsion de courant. Sur Fig. 4.6 sont présentées les évolutions de la valeur et du facteur de qualité de l’inductance en fonction de la fréquence, pour plusieurs valeurs d’entrefer (entrefer nul, entrefer de 0.6mm et entrefer maximal). La valeur de Q peut atteindre des valeurs très élevées (de l’ordre de 500) lorsque l’entrefer est de 0.6 mm pour une fréquence allant jusqu’à 40 kHz. Cette valeur s’effondre toutefois rapidement lorsque la fréquence augmente : on constate en effet que les performances sont assez mauvaises au delà de 100 kHz. En fonction de la largeur de l’impulsion que l’on désire faire passer dans le dispositif DBD, on sollicitera la self dans la gamme fréquentielle où elle est performante ou non : si l’impulsion est étroite et haute, le spectre du courant peut alors contenir beaucoup de raies dans le domaine HF (très au delà de la fréquence de découpage du commutateur). Dans une telle situation, la self n’est utilisée que là où elle est de piètre qualité. L’allure du facteur de qualité en fonction de la fréquence montre qu’il existe un domaine fréquentiel optimum qu’il convient de faire correspondre à la zone fréquentielle qui contient le plus de raies du courant DBD afin d’exploiter au mieux le système et d’atteindre le rendement le plus élevé possible.
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Alimentation de puissance d'une lampe exciplexe à décharge à barrière diélectrique, en vue du contrôle du rayonnement

Alimentation de puissance d'une lampe exciplexe à décharge à barrière diélectrique, en vue du contrôle du rayonnement

En ce qui concerne l’éclairage, les lampes à DBD, ont également l’avantage de pouvoir produire un rayonnement homogène à travers la surface des électrodes [1.17] ; cette propriété est exploitée pour les lampes d’éclairage de fond dans les écrans LCD. Les lampes DBD fluorescentes (en réalité il s’agit de lampes phosphorescentes) sont utilisées pour produire les pixels dans les écrans à plasma [1.18] ; elles ont une structure et un principe de fonctionnement similaire à celui des excilampes, qui seront présentées au paragraphe suivant. Elles sont de plus dotées d’un revêtement de poudre phosphorescente à l’intérieur de la paroi externe. La décharge dans le gaz conduit à la production de photons dans la région UV ; ces photons entrent en collision avec la substance phosphorescente, générant ainsi de la lumière visible.
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Modélisation numérique d'un actionneur plasma de type décharge à barrière diélectrique par la méthode de dérive-diffusion

Modélisation numérique d'un actionneur plasma de type décharge à barrière diélectrique par la méthode de dérive-diffusion

INTRODUCTION Afin de répondre aux nouvelles contraintes économiques et environnementales, le transport aérien est mené à relever de nouveaux défis technologiques. Dans cette perspective, un des moyens pour améliorer les performances des avions de ligne et des turbomachines est le contrôle de l’écoulement. En effet, le contrôle de l’écoulement consiste à manipuler favorablement le champ de vitesse en vue d’obtenir des effets aérodynamiques positifs majeurs. Le contrôle passif de l’écoulement désigne les moyens qui modifient l’écoulement uniquement grâce à la géométrie alors que le contrôle actif implique normalement un ajout d’énergie à l’écoulement grâce à un actionneur [1]. Au fil des années, divers dispositifs, passifs ou actifs, ont été proposés comme les LEBUs (Large-Eddy Breakup Devices), les riblets, la succion ou l’injection de fluide, le refroidissement ou l’échauffement de la paroi et les MEMS (microsystèmes électromécaniques) pour retarder la transition, prévenir le décollement de la couche limite, réduire la traînée aérodynamique, augmenter la portance et réduire le bruit [2]. Cependant, les contraintes associées au poids, à l’intégration, au temps de réponse, à la robustesse et à l’entretien des actionneurs mécaniques et pneumatiques ont freiné leur application commerciale sur les avions. En contrepartie, l’actionneur plasma aérodynamique, notamment de type décharge à barrière diélectrique (DBD), est un dispositif simple et à faible puissance qui permet de convertir l’électricité directement en écoulement d’air, et ce, sans pièce mobile. En effet, ces actionneurs sont légers, potentiellement durables, nécessitent peu d’entretien et peuvent être encastrés pour ne pas nuire aux performances aérodynamiques lorsque inactifs. De plus, étant purement électriques, ils ont un temps de réponse très court et sont simples à intégrer. Par conséquent, l’actionneur plasma est un dispositif idéal pour les applications aéronautiques et permettraient d'étendre la technologie du contrôle actif de l’écoulement dans ce domaine.
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Contribution à l'étude thermique d'un réacteur à décharge à barrière diélectrique

Contribution à l'étude thermique d'un réacteur à décharge à barrière diélectrique

18 3.4.1. Extinction d’un filament Une DBD est nécessairement alimentée par une alimentation périodique sinon, elle s’éteint. Ceci est dû au fait que lorsque les filaments parviennent à la surface du diélectrique, les charges qu’ils transportent se déposent en surface et écrantent le champ extérieur (figure I.6). Ce dépôt de charge annihilant le champ dans l’espace gazeux, éteint rapidement les filaments ce qui explique leur temps de vie très court dans une DBD. Ce temps de vie correspond en effet simplement au temps d’arrivée des électrons sur le diélectrique. Une fois adsorbées, les charges ne diffusent pas sur la surface du diélectrique et peuvent rester plusieurs minutes, voire plusieurs heures sur le diélectrique, tant que rien ne vient les recombiner. La présence d’eau dans le gaz diminue par exemple le temps de vie des charges adsorbées mais malgré cela, les charges peuvent être observées simplement en saupoudrant la surface du diélectrique de fines particules après avoir pris le temps de démonter le réacteur ce qui prouve la relative stabilité des charges en surface.
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Etude d'une décharge à barrière diélectrique établie dans un mélange gaz rare halogène

Etude d'une décharge à barrière diélectrique établie dans un mélange gaz rare halogène

La concentration de CO 2 dans l’atmosphère qui avait été constante (approximativement 280 ppm) depuis au moins 1000 ans a commencé à augmenter vers 1750 ppm avec l’avènement de l’industrialisation et de l’utilisation accrue de combustibles fossiles. Afin d’éviter l’évacuation du CO 2 dans l’atmosphère, certaines études proposent son élimination. Cette réaction qui n’est pas réalisable dans des conditions normales devient possible dans une décharge DBD. La figure 1.14 ci- dessous, présente un réacteur équipé d’une décharge à barrière diélectrique permettant la production de carburant à partir de l’hydrogénation du CO 2 . Ce réacteur basé sur une DBD peut fonctionner dans une grande gamme de température et de pression. Il a été démontré que le CO 2 peut être décomposé dans la décharge et que sous certaines conditions combiné avec du CH 4 ou/et H 2 des hydrocarbures sont formés. Ainsi, le réacteur fonctionne à la pression de l’ordre de 1Mpa et avec des températures de paroi allant jusqu’à 400 °C. Une alimentation électrique à haute tension fonctionnant près de 30 kHz peut adjuster la puissance électrique entre 100W et 1kW.
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Utilisation de la modélisation par projection sur les structures latentes pour prédire les nouvelles caractéristiques de la surface de fluoropolymères traités par décharge à barrière diélectrique

Utilisation de la modélisation par projection sur les structures latentes pour prédire les nouvelles caractéristiques de la surface de fluoropolymères traités par décharge à barrière diélectrique

Type de DBD Les mécanismes d’ionisation de la DBD sont régis par le produit de la pression (P) avec la distance (d) entre le diélectrique et l’électrode ou les diélectriques (P x d) [85]. Le rapport entre l’émission d’électrons issus de la cathode (𝛾) et l’ionisation en volume (𝛼), 𝛾/𝛼, est fonction du libre parcours moyen de l’électron à la distance d. De plus, lorsque le produit P x d est faible (inférieur à environ 30 Torr cm) le claquage du gaz est dit claquage de Townsend [85]. Ce type de claquage est défini par l’émission des électrons de la cathode (𝛾) et par l’ionisation en volume du gaz (𝛼). Ce type de claquage se déroule sur un temps de l’ordre de la microseconde et l’aire de la décharge est égale à celle des électrodes [85]. Lorsque la valeur de P x d est plus importante (supérieure à environ 200 Torr cm), le type de claquage se nomme « Streamer », dû à la formation d’une avalanche électronique suffisamment grande pour créer une quantité d’ions assez importante pour engendrer un champ de charge d’espace de l’ordre de grandeur du champ appliqué [85]. Dans ce cas, le claquage se produit sans apport significatif de 𝛾 (l’émission d’électrons provenant de la cathode). La charge d’espace positive créée produit un champ électrique, situé entre la cathode et la charge d’espace, accélérant les électrons par photoionisation ou photoémission. Pour le claquage de type « Streamer », l’échelle de temps d’une réaction est de l’ordre de la nanoseconde. Lorsque le filament lie les deux électrodes ensemble, une micro-décharge d’environ un dixième de mm de rayon se forme. Ces deux types de décharge, par claquage de Townsend et claquage « Streamer », se distinguent par leurs caractéristiques électriques, soit l’évolution du courant de la décharge, de la tension d’alimentation, ainsi que de la tension aux bornes du plasma.
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Décharges à barrière diélectrique dans l'hélium et le néon à la pression atmosphérique

Décharges à barrière diélectrique dans l'hélium et le néon à la pression atmosphérique

1.2 Définition et caractéristiques générales d’une DBD Découverte et utilisée par Siemens en 1857 pour la génération d‟ozone, la décharge à barrière diélectrique (DBD), ou «décharge silencieuse», fait partie des plasmas hors-équilibre thermodynamique [1, 2, 4, 5]. Une des spécificités de cette décharge est qu‟une électrode (ou les deux) est recouverte par un matériau diélectrique, permettant d‟accumuler des charges sur sa surface (ions ou électrons, selon le potentiel imposé à l‟électrode qui change d‟ailleurs à chaque demi-cycle de la fréquence d‟excitation). Cette charge d‟espace réduit l‟intensité du champ électrique régnant entre les deux électrodes, évitant ainsi le passage à l‟arc. L‟utilisation d‟une alimentation Haute Tension (HV) alternative s‟avère nécessaire dans ce cas pour compenser ces charges créées en surface et perdues par le plasma, et ce afin d‟éviter l‟extinction de celui-ci. Pour transporter un courant autre que capacitif dans l‟espace entre électrodes, le champ électrique se doit d‟être assez intense pour causer le claquage du gaz. Or, l‟augmentation du courant entre deux électrodes métalliques entraîne généralement le passage vers un régime d‟arc [5], synonyme de plasma à haute température et de dommages à la surface. Le diélectrique entre les électrodes, en augmentant la capacitance entre celles-ci, permet de réduire très sensiblement la tension appliquée au gaz, et donc d‟éviter la transition vers l‟arc. L‟accumulation sur le diélectrique de charges issues du plasma entraîne une chute du potentiel appliquée à l‟électrode, et par là du champ appliqué au gaz. Le courant I(t) circulant dans le système est donné par:
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" Étude d'une Décharge à Barrière Diélectrique (DBD) homogène dans l'azote à pression atmosphérique : Effet mémoire et Optimisation du transfert de Puissance"

" Étude d'une Décharge à Barrière Diélectrique (DBD) homogène dans l'azote à pression atmosphérique : Effet mémoire et Optimisation du transfert de Puissance"

influencera le niveau de tension mais pas (ou peu) la puissance transférée à la décharge. Ceci peut s’avérer important par exemple dans le cas d’un matériau à traiter comme le verre dont la permittivité relative varie fortement avec la fréquence et la température. Dans le cadre de sa thèse, Xavier Bonnin a étudié l’influence des éléments parasites du transformateur sur le courant délivré à la cellule de décharge [55]. Il a, en particulier, montré l’importance de la capacité parasite vue du secondaire du transformateur. Cette étude a également permis de mettre en équation la puissance transférée à la décharge (Eq V-7), le temps off entre deux décharges successives (Eq V-8) et la tension maximale aux bornes de la cellule de décharge (Eq V-9 . Ceci nous a permis d’étudier l’influence de la valeur de la capacité Cds et de la fréquence sur le comportement de la décharge. Pour cela, tous les calculs ont été réalisés pour :
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Etude de l'influence du régime d'une décharge à barrière diélectrique dans un mélange HMDSO/N2, sur les propriétés d'un procédé de dépôt

Etude de l'influence du régime d'une décharge à barrière diélectrique dans un mélange HMDSO/N2, sur les propriétés d'un procédé de dépôt

            156 Perspectives  D’autres travaux, pour encore mieux caractériser la décharge peuvent être mis en place. En  particulier, la mesure de la densité en azote métastable dans la décharge doit être entreprise  à  partir  d’une  autre  méthode  que  celle  employée  (IBBCEAS).  L’utilisation  d’une  cavité  confocale  n’apparaît  pas  compatible  avec  une  DBD.  Nous  pourrions  envisager  par  conséquent, de réaliser des mesures sans cavité confocale. Il faudra pour cela augmenter au  maximum le chemin optique. La principale contrainte à laquelle nous devons répondre est la  faible sensibilité du signal absorbé ; nous avions en effet calculé un signal absorbé d’environ  3 % par rapport au signal transmis pour un chemin optique de 8 m (200 passages). Sans la  cavité,  le  nombre  de  passages  et  donc  la  longueur  du  chemin  optique  seront  beaucoup  moins  important.  L’utilisation  d’une  décharge  de  plus  grande  dimension  pourrait  palier  à  cette contrainte. Cela permettrait également d’améliorer la sensibilité de l’absorption IRTF. Il  sera par ailleurs intéressant d’observer l’absorption IRTF du gaz en sortie de réacteur, avant  et  pendant  le  procédé.  Nous  nous  affranchirions  alors  des  problèmes  d’excitation  électronique  liés  à  la  présence  d’une  décharge.  Le  dispositif  pourrait  alors  être  plus  facilement optimisé, pour limiter les signaux parasites. Ces résultats nous seraient fort utiles  pour  comprendre  les  mécanismes  de  fragmentation  du  précurseur.  La  combinaison  des  analyses IRTF du gaz dans la décharge et en sortie du réacteur, apporterait des informations  très  intéressantes  sur  la  fragmentation  du  précurseur.  Ces  travaux  pourront  être  entrepris  pour le HMDSO, mais aussi pour d’autres précurseurs.  
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Etude d'une décharge à barrière diélectrique (DBD) homogène dans l'azote à pression atmosphérique : effet mémoire et optimisation du transfert de puissance

Etude d'une décharge à barrière diélectrique (DBD) homogène dans l'azote à pression atmosphérique : effet mémoire et optimisation du transfert de puissance

influencera le niveau de tension mais pas (ou peu) la puissance transférée à la décharge. Ceci peut s’avérer important par exemple dans le cas d’un matériau à traiter comme le verre dont la permittivité relative varie fortement avec la fréquence et la température. Dans le cadre de sa thèse, Xavier Bonnin a étudié l’influence des éléments parasites du transformateur sur le courant délivré à la cellule de décharge [55]. Il a, en particulier, montré l’importance de la capacité parasite vue du secondaire du transformateur. Cette étude a également permis de mettre en équation la puissance transférée à la décharge (Eq V-7), le temps off entre deux décharges successives (Eq V-8) et la tension maximale aux bornes de la cellule de décharge (Eq V-9). Ceci nous a permis d’étudier l’influence de la valeur de la capacité Cds et de la fréquence sur le comportement de la décharge. Pour cela, tous les calculs ont été réalisés pour :
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Phénomène d'auto-organisation dans une décharge à barrière diélectrique

Phénomène d'auto-organisation dans une décharge à barrière diélectrique

6.1 Résultats principaux Les observations expérimentales et numériques de structures dans les décharges à barrière diélectrique sont à la base de ce travail. L’investissement humain et financier qui lui est associé est à la fois justifié par l’intérêt de l’étude de systèmes dynamiques complexes dans un cadre physique, mais aussi par les différentes utilisations de ces décharges dans l’industrie. Cette problématique de compréhension de l’auto-organisation dans les décharges à barrière diélectrique a été décomposée en deux questions concernant d’une part les raisons de l’émergence d’une structure, et d’autre part les raisons qui conditionnent la forme de la structure. En dehors de la problématique, les premiers objectifs de la thèse ont été de repenser le dispositif expérimental pour avoir des résultats reproductibles, notamment grâce à l’utilisation de cellules fermées et de nettoyages poussés et de construire un code numérique fluide 0D pour réaliser des simulations rapides tout en conservant la physique essentielle des décharges. Dans son utilisation standard, le modèle 0D implémenté se comporte comme un dipôle dans le cadre d’une description électrocinétique. Ses avantages résident dans le fait qu’il contient tous les paramètres physiques principaux comme par exemple le type de gaz, la pression ou la chimie, qu’il fonctionne dans les régimes de Townsend et luminescent et qu’il est facilement modifiable grâce à l’environnement Matlab. Ces avantages n’étaient pas contenus dans les modèles préexistants au moment de cette thèse. Lorsque la contrainte est une tension, quelle que soit sa forme, alors les calculs donnent comme grandeur de réponse un courant. En ce sens, tous les travaux nécessitant une réponse en courant d’un gaz excité par une tension seront intéressés par cette description comme par exemple la conception et le dimensionnement d’alimentations électriques pour les DBD ou les décharges DC. Dans un second temps et après avoir rendu opérationnels les outils expérimentaux et numériques, le travail a été axé sur les deux questions posées dans la problématique.
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Etude de deux procédés de polymérisation d'un précurseur gazeux dans un plasma radiofréquence basse pression et liquide déposé sur un substrat activé par décharge à barrière diélectrique à pression atmosphérique : application aux propriétés antifouling

Etude de deux procédés de polymérisation d'un précurseur gazeux dans un plasma radiofréquence basse pression et liquide déposé sur un substrat activé par décharge à barrière diélectrique à pression atmosphérique : application aux propriétés antifouling

III.2 Les décharges à barrières diélectriques III.2.1 Caractéristiques électriques des DBD La Décharge à Barrière Diélectrique (DBD) ou « décharge silencieuse » fait partie des plasmas hors équilibre thermodynamique et a été découverte par Siemens en 1857 pour la génération d’ozone. Elle est caractérisée par le recouvrement d’une ou des deux électrodes par une couche d’un matériau diélectrique. Ce matériau permet d’accumuler des charges sur sa surface ce qui limite le champ électrique entre les deux électrodes, évitant ainsi le passage à l’arc électrique 85 . L’utilisation d’une alimentation Haute Tension (HT) alternative est donc nécessaire dans ce cas, pour compenser ces charges créées en surface à chaque alternance, afin d’éviter l’extinction du plasma. L’utilisation du diélectrique permet également de répartir ces microdécharges sur l’ensemble de la surface de l’électrode grâce à « l’effet mémoire » 86 dû aux charges accumulées sur la surface. Pour le traitement de polymère, qui sont des matériaux diélectriques, ce type de décharge à pression atmosphérique est particulièrement adaptée.
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Propriétés électriques, optiques et mécaniques d'une décharge de surface à barrière diélectrique nanoseconde pulsée. Application à la mesure de vitesse pariétale et au contrôle des écoulements aérodynamiques

Propriétés électriques, optiques et mécaniques d'une décharge de surface à barrière diélectrique nanoseconde pulsée. Application à la mesure de vitesse pariétale et au contrôle des écoulements aérodynamiques

2.6.1 Étalonnage et synchronisation des sondes de tension et de courant δes premières expériences menées consistent à s’assurer du bon fonctionnement du dispositif de mesure notamment les sondes de mesure. Les résultats obtenus sont illustrés par la Figure I-18. La première consiste donc à comparer le signal donné par la sonde de tension NorthStar à celui de la sonde ARMEXEL (modèle HVPD40/02, 100MHz) (voir Figure I-18- A). δorsqu’on mesure une tension TTL de 2.5 V à la sortie d’un GBF (générateur basse fréquence), on remarque que ces sondes sont capables de mesurer de très faibles tensions donc de faibles variations de tension. Les deux sondes mesurent les mêmes amplitudes avec une erreur relative respectivement de 1% et 3% pour les sondes NorthStar et Armexel. La sonde NorthStar fournit la meilleure réponse temporelle de la tension mesurée.
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Utilisation d'une décharge à barrière diélectrique pour développer une matrice polymère plasma dégradable pour des applications vasculaires

Utilisation d'une décharge à barrière diélectrique pour développer une matrice polymère plasma dégradable pour des applications vasculaires

Une alternative consiste à utiliser des plasmas à la pression atmosphérique, formés sous une pression de 10 3 à 10 5 fois supérieure à celle des plasmas à basse pression. Le nombre de collisions électron-neutre y est bien plus élevé, provoquant une tendance naturelle vers l’équilibre thermodynamique, comme discuté en 3.1 et présenté Figure 1 - 13 - 2. Parmi les différentes techniques de dépôt par plasmas à la pression atmosphérique, se trouvent les décharges d’arcs, les plasmas jets ou encore les traitements en post décharge.[79,81] Cependant, ces plasmas passant facilement à l’arc, ils deviennent rapidement thermiques ce qui pose problème pour le traitement de surfaces thermosensibles. Afin d’éviter ce passage à l’arc tout en restant à pression élevée, différentes solutions sont actuellement connues et peuvent être utilisées seules ou combinées pour de meilleurs résultats. Parmi ces méthodes, il est notamment possible de diminuer le produit P x d (pression x distance interélectrodes), ce qui revient à pression atmosphérique à diminuer fortement la taille caractéristique du plasma.[82] C’est ce qui est par exemple utilisé pour obtenir des microdécharges à cathode creuse.[83] Également, l’utilisation d’une électrode de très faible rayon de courbure, comme une pointe ou un fil, permet de générer une décharge localisée autour de cette électrode (effet couronne), et ainsi d’éviter de court-circuiter l’espace interélectrodes gazeux. Une autre option consiste à limiter l’énergie fournie en réduisant l’amplitude du courant ou en utilisant une alimentation pulsée pour diminuer la durée de la décharge.[80] Enfin, l’insertion d’au moins un matériau diélectrique entre les électrodes est aussi envisageable.[84] Lorsque cette dernière méthode est utilisée, la décharge est alors dite contrôlée par barrière diélectrique. Cette technique produit des plasmas non thermiques à pression atmosphérique avec une forte réactivité chimique, la rendant idéale pour du traitement de surface continu.
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Étude électromécanique et optimisation d'actionneurs plasmas à décharge à barrière
diélectrique – Application au contrôle de décollement sur un profil d'aile de type NACA
0015

Étude électromécanique et optimisation d'actionneurs plasmas à décharge à barrière diélectrique – Application au contrôle de décollement sur un profil d'aile de type NACA 0015

7.2.4. Dispositif de mesure L i flue e de l a tio eu su la s pa atio de o d de fuite est o se e à l aide d u s st e PIV qui permet de isualise l oule e t au-dessus de l e t ados pou C > 0,56 et le sillage jus u à ,24 c en aval du bord de fuite (Figure 122). Un laser (Quantel Twins, 2x120 mJ) placé au-dessus de la ei e d essai pe et d lai e le plan de symétrie {O ; } de la maquette situé à mi-envergure. Une caméra CCD (Pulnix, PM-4200CL, 2048x2048 pixels²) est synchronisée au laser avec un trigger (IDT, MotionPro) piloté par un systè e Da te ui pe et de e ueilli des ouples d i ages à une fréquence de 7 Hz. La caméra, munie d u o je tif (Nikon Nikkor 50 mm, f/ 1 : 1,2) et d u filt e passe-bande (532 nm, ± 10 nm) qui permet de filtrer le rayonnement de la décharge. Ce système permet de recueillir des images avec une résolution de 176 µm² par pixel. Cha ue ouple d i age est post-traité via une corrélation adaptative multi-passes (64x64 => => pi els² a e u e ou e e t de %, pe etta t d o te i u e teu tous les 1,4 mm. Le champ de vitesses moyennes est obtenu à partir de 550 champs de vitesses instantanées. La vitesse moyenne présente une valeur dont la convergence est minimale dans le sillage. Avec 300 champs de vitesses, la convergence de la vitesse moyenne dans le sillage est inférieure à 1 % de la vitesse locale. Les écarts types calculés dans le champ de vitesses présentent des valeurs inférieures à 13 % de la vitesse à l i fi i, excepté dans une zone de la couche limite, pour x/c < 0,6 et dans le sillage, pour 0,18 < y/c < 0,22, que ce soit à 20 ou à 40 m/s (Figure 123). En utilisant un seuil de confiance de 95 % [96], on peut estimer l e eu sur les champs de vitesses moyennes à 1% de U 0 . Enfin, les caractéristiques de la couche limite
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Etude des excimères de krypton et de xénon par TALIF.
Applications aux décharges à barrière diélectrique dans le krypton

Etude des excimères de krypton et de xénon par TALIF. Applications aux décharges à barrière diélectrique dans le krypton

• les applications photomédicales, les photothérapies de la peau ; • la bio-comptatibilité des matériaux utilisés pour les greffes et les prothèses. 1.5.1 Principes des décharges à barrières diélectriques Une décharge à barrière diélectrique se produit dans un gaz entre deux armatures recouvertes d’un diélectrique isolant (figure 1.11). Le diélectrique empêche la formation d’un arc électrique entre les deux armatures. Dans ce cas, le plasma gazeux formé dans la décharge reste hors équilibre car la décharge est transitoire et interrompue avant que les électrons ne soient thermalisés [Has04]. L’application de la tension d’alimentation sur les électrodes induit un claquage du gaz du type streamer qui conduit à la formation d’un canal conducteur. C’est le produit de la distance inter-électrodes d par la pression p du gaz qui définit le mode de fonctionnement du plasma. Pour des produits p × d ≥ 200 Torr.cm la décharge apparaît sous forme d’un ou plusieurs canaux appelés micro-décharges. Ces canaux ont des diamètres de l’ordre de quelques centaines de micromètres et la durée de la micro-décharge est de l’ordre de la centaine de nanosecondes [Eli91]. L’échange d’énergie entre les électrons et les atomes est alors très efficace et d’après Eliason et Koghelschatz [Eli91], l’énergie électrique injectée dans la décharge peut être convertie en énergie cinétique et en énergie stockée dans les espèces excitées avec une efficacité pouvant aller jusqu’à 90%. Les états métastables jouent un rôle prépondérant dans la cinétique de la post-décharge car ce sont des réservoirs d’énergie.
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