Plasma exité par une onde radiofréquence

[lippow]

Bonjour,

Nous étudions un plasma créé par une onde radiofréquence dont nous pouvons régler sa puissance et la puissance réfléchie par un boité d'acquisition.

Nous avons pu mesurer la densité et température électronique en fonction de la puissance de l'antenne.

Question 1
Nous avons remarqué que la densité électronique augmente assez fortement (sorte de courbe polynomiale d'ordre 2) en fonction de la puissance de l'antenne lorsque notre gaz neutre est à la pression de 5mTorr.

En revanche, lorsque nous sommes à une pression plus faible (1mTorr), la densité électronique augmente linéairement en fonction de la puissance.
Sachant que notre antenne peut avoir une puissanec variant entre 100 et 500 W.

Je comprends bien pourquoi la densité électronique augmente en fonction de la puissance car plus notre antenne est puissante, plus son champ electrique va etre grand et plus l'ionisation sera grande.

Je ne comprends pas par contre pourquoi en fonction des deux pressions nous n'avons pas le même type evolution (pk les deux ne sont pas linéaires ou polynomiale). Est-ce que c'est parce que les electrons (a grande puissance d'antenne) ont acquis suffisamment d'énergie pour ioniser d'autre molécule du gaz neutre et que la probabilité de collision est plus grande quand nous avons une plus grande pression??

Question 2

Lorsque nous avions la pression d'1mTorr, nous nous sommes rendu compte que nous pouvions pas dépassé une puissance de 420W alors que lorsque nous étions a une pression de 5mTorr nous pouvions facilement atteindre les 500W de puissance pour l'antenne.

Mon avis:
Nous pouvions controler la puissance réfléchie de l'onde avec un boitier qui nous permettait de regler une impédance en parallèle de l'impédance du plasma.
--> je me suis dis que plus la pression sera faible, plus l’impédance de mon plasma sera faible donc on possède un faible coefficient de transmission mais un grand coeffficient de reflexion. C'est pour cela qu'au dela d'une certaine puissance, il y a trop de reflexion et une impossibilité de dépassé une certaine puissance d'antenne.

Est-ce cela ou pas du tout ?


Merci d'avance pour vos réponses,
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[LPFR]

Bonjour.
Il faudrait plus de précisions sur votre manip.
Comment le gaz est-il excité ? Par des électrodes à l’intérieur de l’enceinte sous « vide » ? Par des ondes provenant de l’extérieur ?
Quand vous parlez de « puissance réfléchie » est-ce au niveau de l’espace autour du plasma ou le TOS dans le câble d’alimentation des électrodes ?
Comment mesurez-vous la densité électronique ?
Au revoir.

[Gwinver]

Bonjour.
Voilà des manips intéressantes.
Un schéma du montage serait le bienvenu pour bien comprendre.
Il faut aussi faire attention à la façon de s'exprimer.

En premier lieu, on ne peut pas dire d'une antenne qu'elle est puissante. Il faut parler de niveau injecté sur l'antenne.
Il serait utile d'indiquer le type d'antenne utilisée, la fréquence du signal ainsi que le mode de couplage entre l'antenne et le plasma.
Il faudrait aussi expliquer ce que l'on entend par régler la puissance réfléchie.

A ce stade, on peut faire quelques hypothèses.

Il est possible que l'antenne soit désaccordée par le plasma, et par ailleurs, un plasma est un milieu conducteur qui réfléchit les ondes radio.

Ainsi, il est possible que le bilan de puissance soit faussé par plusieurs effets:

la puissance peut être réfléchie par l'antenne ou par le plasma.
Si c'est par le désaccord de l'antenne, alors le signal n'atteint pas le plasma
S'il y a un boîtier pour ré-accorder l'antenne, il est possible que le taux d'ondes stationnaires entre l'antenne et le boîtier soit tel que le rayonnement de l'antenne soit diminué, ou que la répartition de puissance soit différente.
Il est aussi possible que le fort d'ondes stationnaires entraîne des pertes en ligne

Il faudrait aussi expliciter ce que veut dire ne pas pouvoir 420 W.

Au revoir.

[lippow]

Ok, nous travaillons dans un réacteur hélicon donc le plasma est créer simplement par l'antenne qui envoie des ondes RF.
Nous avons mesurer les densité électronique et température électronique par le biais de sonde de Langmuir.
Nous pouvions ainsi réglé la puissance de l'antenne qui engendrait plus ou moins d'ionisation
Comme nous l’excitions par une source RF il était nécessiare d'utiliser un adaptateur d'impédance entre le générateur RF et la charge (antenne + plasma). Nous avions donc une boite d'accord pour regler puissance sur l'antenne et puissance réfléchie

[A voir en vidéo sur Futura]

[lippow]

Notre gaz d'Argon est mis a basse pression par le biais de pompe.
Le plasma est créé dans une premiere chambre d'ionisation ou se situe l'antenne et nous observons et réalisons nos mesures via la sonde langmuir dans une deuxième chambre de diffusion.

[LPFR]

Re.
Désolé, je ne suis vraiment pas dans le coup. Je ne connaissais même pas l’existence d’hélicons.
A+