Soutenance de doctorat de Fatima Khazem

Imagerie hyperspectrale de jets de plasmas microondes à la pression atmosphérique en interaction avec des surfaces

Les recherches effectuées dans cette thèse de doctorat caractérisent de manière approfondie les jets de plasmas microondes dans l’argon à la pression atmosphérique ouverts à l’air ambiant et en interaction avec des surfaces. Ce travail est motivé par les difficultés actuelles de la caractérisation expérimentale multidimensionnelle de ces systèmes, qui limitent encore la compréhension de leurs mécanismes fondamentaux.

Dans ce contexte, des diagnostics optiques combinant l’imagerie hyperspectrale avec des modèles collisionels-radiatifs sont mis au point. Ces méthodes permettent d’obtenir des cartographies bidimensionnelles spatialement résolues des principaux paramètres fondamentaux du plasma, incluant la densité des atomes d’argon dans un niveau métastable, la température électronique, la densité électronique, la densité d’ions d’argon moléculaire et l’intensité du champ électrique. En particulier, la comparaison des rapports des facteurs d’échappement théorique et expérimental dans les plasmas optiquement épais a permis le calcul de la densité des métastables. Le couplage d’un modèle collisionnel radiatif avec des mesures d’imagerie hyperspectrale a permis la détermination de la température électronique. L’équation de bilan des Ar excités couplée avec l’intensité de la raie 750 nm de l’argon ont permis l’analyse de la densité électronique. Quant à la densité des ions moléculaires, elle a été déterminée à partir de l’équation de bilan de ces ions. Finalement, l’implémentation de tous ces paramètres dans l’équation du bilan d’énergie des électrons a permis l’analyse de l’intensité du champ électrique maintien.

Cette méthode est ensuite appliquée pour étudier la transition d’un plasma microonde contracté versus un plasma diffus, mettant en évidence des changements importants au niveau de la répartition spatiale des propriétés fondamentales du plasma. Par la suite, cette méthode est mise à profit pour étudier des jets de plasmas microondes en contact avec des différents cibles, principalement, pour étudier l’influence de ces derniers sur les propriétés fondamentales du jet. Enfin, l’ensemble des connaissances sont intégrées et utilisées pour mieux comprendre le développement d’un procédé destiné à la modification de nanoparticules d’argent pour des applications plasmoniques.