Accueil > A propos du LPP > Communication > Actualités archivées > 2022 > Un diagnostic virtuel de diffusion Thomson collective pour étudier les instabilités de dérive d’électrons dans les propulseurs à effet Hall
Un diagnostic virtuel de diffusion Thomson collective pour étudier les instabilités de dérive d’électrons dans les propulseurs à effet Hall
Toutes les versions de cet article : [English] [français]
Bien qu’il s’agisse d’une technologie maitrisée dans l’industrie aérospatiale, les propulseurs à effet Hall ne sont pas entièrement compris en raison de nombreuses questions ouvertes. Parmi ces questions, la mobilité élevée des électrons dans le propulseur reste la plus difficile à élucider. Aujourd’hui, l’instabilité de dérive des électrons (EDI), caractérisée par une longueur d’onde d’environ 1 mm et une fréquence de l’ordre de 5 MHz, est considérée comme le contributeur principal à cette mobilité accrue et cela a été observé dans des simulations « Particle-In-Cell » (PIC) 2D et 3D des propulseurs à effet Hall et dans des expériences de diffusion Thomson collective (CTS).
La diffusion Thomson collective est un diagnostic couramment utilisé dans la communauté des plasmas de fusion pour étudier la turbulence dans les plasmas de Tokamak. Aujourd’hui, ce diagnostic s’est aussi imposé dans la communauté des plasmas froids pour l’étude des instabilités plasmas à des échelles millimétriques, tel l’EDI. Dans un article récemment publié dans le journal “Physics of Plasmas”, Tarek Ben Slimane, Thomas Charoy, Anne Bourdon, et Pascal Chabert de l’équipe des plasmas froids du LPP ont collaboré avec Cyrille Honoré de l’équipe des plasmas de fusion du LPP sur un diagnostic virtuel de diffusion Thomson collective appliqué aux données de simulations PIC. Le but de ce travail était à la fois de développer une nouvelle méthode d’analyse des résultats de simulation et aussi de réaliser des études paramétriques sur le diagnostic qui sont inaccessibles expérimentalement : comme par exemple tester l’influence de la taille du faisceau sur la mesure ou faire de la diffusion Thomson à l’intérieur du canal du propulseur.
Partant d’un cas de simulation PIC 2D axial-azimutal (Figure 1), le diagnostic CTS virtuel a permis une meilleure caractérisation des modes présents à l’état stationnaire de la simulation, tant dans la plume que dans le canal du propulseur. Le diagnostic virtuel a permis de résoudre deux modes millimétriques à 3 et 8 rad/mm, se propageant tout le long de l’axe du propulseur (Figure 2). Leur direction est légèrement oblique près de l’anode à x=3mm et devient presque azimutale après le plan de sortie du propulseur (x=20mm), à mesure que les ions sont de plus en plus accélérés par le champ électrique.
En outre, une étude paramétrique sur la taille du faisceau laser a été réalisée afin de déterminer la cause des écarts sur la valeur du taux de fluctuation de la densité électronique entre les simulations PIC et les expériences CTS. Cette étude a montré que l’extension spatiale du volume du diagnostic peut résulter en des estimations plus élevées du taux de fluctuation en particulier en présence d’un fort gradient axial de la densité électronique. S’appuyant sur les résultats de cette comparaison, ce travail souligne l’intérêt de développer des diagnostics plasmas virtuels et de les appliquer à des simulations PIC ou fluides pour améliorer les comparaisons quantitatives expériences/simulations dans les plasmas froids magnétisés des propulseurs à effet Hall.

Dans la même rubrique :
- Une compétition pour la rotation spontanée du plasma
- Ouverture des candidatures pour le Master M2 de Physique des Plasmas et de la Fusion
- Une conférence grand public à propos de l’influence du Soleil sur la Terre et de la mission Solar Orbiter au parc du château de Plaisir
- Lui Habl a soutenu sa thèse "Étude des phénomènes de panache des propulseurs ioniques à grille, polarisés en courant continu et en radiofréquence"
- Article de revue sur la physique des jets de plasmas à pression atmosphérique et leurs interactions avec des surfaces
- Le LPP a la tristesse de vous faire part du décès de Catherine Jégu
- Giulia Cozzani, ancienne doctorante du LPP a obtenu le Prix Vincenzo Ferraro 2022
- Audrey Chatain lauréate du prix René Pellat 2021 de la Société Française de Physique (SFP)
- Le premier symposium international sur le recyclage du CO2 par plasma/catalyse clôture le projet H2020 PIONEER
- Champ ambipolaire électrostatique dans les plasmas poussiéreux
- Henri Decauchy a soutenu sa thèse « Physique des jets de plasma froid : étude fondamentale des streamers guidés et applications à l’oncologie »
- Les plasmas pour l’utilisation des ressources in situ (ISRU) dans les missions Martiennes
- Fête de la Science 2022
- Cérémonie de remise du prix plasma 2019 de l’AVS (American Vacuum Society) pour Jean-Paul Booth
- Robin Varennes a soutenu sa thèse "Génération d’écoulements dans les plasmas de tokamak : compétition et synergies entre turbulence et effets néoclassiques"
- Benjamin Esteves a soutenu sa thèse "Investigation of iodine plasmas for space propulsion applications"
- Jonas August a soutenu sa thèse "Etude des effets d’un plasma froid d’air ambiant sur la physiologie des graines d’Arabidopsis"
- Soboh Alqeeq a soutenu sa thèse "Processus de conversion d’énergie liés aux fronts de dipolarisation dans la queue géomagnétique"
- Une formule pour choisir les niveaux du xénon ou du krypton les plus appropriés aux diagnostics de température car les moins élargis par structure hyperfine
- Océane Blaise a soutenu sa thèse "Cold atmospheric plasma improves bactericidal activity and stimulates phagosome maturation of macrophages"