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Prix Etudiant d’Excellence à un thésitif du LPP, Jérôme Bredin
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Le Prix Etudiant d’Excellence de la GEC a été décerné à Jérôme Bredin lors de la 65ème Gaseous Electronics Conference (GEC), ayant eu lieu à Austin, Texas.
Jérôme est un étudiant de 3ème année de thèse au LPP dans l’équipe plasmas froids sous la direction de Ane Aanesland et de Pascal Chabert.
Le titre de sa présentation à la GEC était « Mesure de la fonction de distribution en énergie des ions positifs et négatifs obtenue par une sonde de Langmuir dasn un plasma ion-ion » (GEC abstract).
Le travail présenté par Jérôme à la GEC est la première analyse complète de données obtenues, au moyen d’une sonde de Langmuir, dans un plasma ion-ion où les électrons sont de plusieurs ordres de grandeurs inférieurs aux densités ioniques. Jérôme a, avec persévérance, effectué des expériences et développé un modèle montrant que les caractéristiques I-V (courant-tension) peuvent aboutir à l’obtention des fonctions de distribution en énergie des espèces chargées positivement et négativement. A partir de cette analyse, les températures et densités des ions positifs et negatifs peuvent être obtenues. Son travail permet une grande visibilité des plasmas fortement électronegatifs où le paramètre clé est la température des ions. Le niveau scientifique et l’originalité de ce travail sont très élevés et peuvent être comparés au meilleur travail présenté à la GEC depuis quelques années. Jérôlme a pu obtenir de tels résultats grâce en particulier à sa grande compréhension de la physique des plasmas et et à la façon dont il effectue des experiences avec une grande attention et de manière précise.
Ce travail a été financé par EADS Astrium et par l’ANR projet EPIC ANR-11-BS09-040.
Les plasmas ion-ion sont intéressants dans de nombreuses applications telles que la propulsion spatiale, la gravure, le traitement des polymères, l’éjection de faisceau de neutre pour ITER, etc. Afin d’améliorer l’efficacité de ces applications, notre but est d’approfondir notre connaissance du comportement des plasmas où les charges négatives (habituellement des électrons) sont dominées par des ions négatifs (plasmas ion-ion). Les électrons sont légers et sont donc très mobiles, à l’inverse des ions négatifs qui ont des mobilités équivalentes aux ions positifs, à cause de leurs masses. Entre un plasma électropositif et un plasma ion-ion, la physique régissant chacun de ces plasmas va alors changer de manière drastique.
Des expériences et des simulations ont été effectuées pour comprendre les plasmas ion-ion (ou plasmas fortement électronégatifs). Cependant, l’un des challenges de ces plasmas est de déterminer la température des ions. Cette grandeur est cruciale pour la simulation (afin de déterminer par exemple les processus de collisions) et pour l’expérience (afin d’obtenir par exemple les densités des ions à partir des courants de saturation ioniques). Notre étude des plasmas électronégatifs a été réalisée avec des mesures de sonde de Langmuir, où un nouveau modèle d’analyses des caractéristiques I-V a été développé. Le modèle décrit les différents courants électroniques et ioniques collectés par la sonde en fonction du potentiel appliqué. Une expression théorique des caractéristiques I-V est trouvée et peut être ajustée aux données expérimentales. En ajustant les caractéristiques IV et leurs dérivées secondes, nous pouvons déterminer les densités des ions positifs et négatifs ainsi que leurs températures.
La figure 1 montre un ajustement typique de la dérivée seconde avec les contributions des ions et des électrons. La courbe bleue est la mesure et la courbe rouge est la courbe ajustée.
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