Etude comparative des plasmas N2 et N2-H2 fonctionnant en regime continu et pulse basse fréquence : caractérisation expérimentale des cinétiques des états radiatifs N2(B3[pl]g), N2(C3[pl]u), N2+(B2[sigma]u+) et métastables N2(A3[sigma]u+) et N2+([aspiré : khl]2[sigma]g+) - Université de Lorraine Access content directly
Theses Year : 1999

Etude comparative des plasmas N2 et N2-H2 fonctionnant en regime continu et pulse basse fréquence : caractérisation expérimentale des cinétiques des états radiatifs N2(B3[pl]g), N2(C3[pl]u), N2+(B2[sigma]u+) et métastables N2(A3[sigma]u+) et N2+([aspiré : khl]2[sigma]g+)

Abstract

This work aims at improving the knowledge of N2 and N2-H2 DC or DC-pulsed plasmas in order to better understand the kinetics occurring in the gas phase of a plasma assisted nitriding process. Investigations by means of emission spectroscopy and laser induced fluorescence are carried out to study the radiative and metastable species that influence the plasma reactivity. The comparison of time-resolved experimental measurements with a simplified kinetic modelling of sorne nitrogen excited levels leads to the determination of the density of these states, in particular Nz(A) and N atoms. The study of the variation of these densities with various plasma parameters allows some specific working condition to be established that optimise the different level densities. Values of the control parameters are thus deduced that allow the plasma reactivity to be enhanced. Furthermore the preferential populating process of N2+(B) ion has been pointed out : - from electron collision with the ground state of the neutral N2 molecule during the discharge phase ; - from electron collision with the ground state of N2+ molecular ion during the afterglow. It is also shown that a small amount of H2 (<10%) in N2 gas strongly interact with N2(X) ground state ion to form N2H+ ions.
Ce travail vise à améliorer les connaissances des plasmas N2 et N2-H2 fonctionnant en régime continu ou pulsé afin de mieux appréhender les mécanismes cinétiques se produisant au sein de la phase gazeuse d'un procédé de nitruration. Pour cela, des moyens d'investigation tels que la spectroscopie d'émission optique et la fluorescence induite par laser ont été mis en place afin de caractériser les espèces radiatives et métastables influençant la réactivité du plasma vis à vis de la surface. L'étude temporelle des cinétiques des différents états, comparée à un modèle cinétique simplifié conduit à la détermination de la densité de ces états (en particulier la densité du métastable N2(A) et de l'azote atomique). L'évolution de ces densités en fonction des paramètres macroscopiques du réacteur à plasma, permet l'établissement de conditions de fonctionnement propres à optimiser ces densités. Des valeurs des paramètres de contrôle du réacteur sont alors déduites qui permettent une amélioration de la réactivité du plasma. Par ailleurs, des cinétiques de peuplement préférentiel des ions N2+ sur le premier état excité ont été établies ; par collision électronique avec le fondamental de la molécule d'azote neutre au cours de la phase de décharge, et par collision électronique avec le fondamental de l'ion pendant la phase de post-décharge temporelle qui suit l'impulsion de haute tension alimentant la décharge. De même ; il est montré que l'hydrogène moléculaire, introduit en faibles quantités <10%) dans l'azote, réagit fortement avec les ions N2+(X) pour former des ions hydrides N2H+.
No file

Dates and versions

tel-01747067 , version 1 (29-03-2018)

Identifiers

  • HAL Id : tel-01747067 , version 1

Intranet access

Cite

Véronique Scherentz. Etude comparative des plasmas N2 et N2-H2 fonctionnant en regime continu et pulse basse fréquence : caractérisation expérimentale des cinétiques des états radiatifs N2(B3[pl]g), N2(C3[pl]u), N2+(B2[sigma]u+) et métastables N2(A3[sigma]u+) et N2+([aspiré : khl]2[sigma]g+). Autre [cond-mat.other]. Université Henri Poincaré - Nancy 1, 1999. Français. ⟨NNT : 1999NAN10037⟩. ⟨tel-01747067⟩
26 View
0 Download

Share

Gmail Facebook X LinkedIn More