Chapitre III Dispositif expérimental et
diagnostics
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CHAPITRE III
DISPOSITIF EXPERIMENTAL
ET
DIAGNOSTICS
Après un bref historique, la description
détaillée du réacteur Phisis,
réacteur de l'équipe Plasma-Surface, sur lequel la
majorité des résultats ont été obtenus, constituera
la première partie de ce chapitre. Dans un second temps, nous
présenterons les diagnostics que nous avons utilisés pour
l'obtention des résultats ainsi que les paramètres de mesure
[20].
3.1 LE REACTEUR HELICON PHISIS :
L'axe principal de recherche de l'équipe
Plasma-Surface, laboratoire PIIM, est le problème d'érosion de
parois dans un tokamak. En collaboration avec le Département de
Recherche sur la Fusion Contrôlée (DRFC) du CEA Cadarache, il a
été décidé de développer un réacteur,
capable de produire des plasmas de forte densité, de manière
à se rapprocher de la réalité des plasmas à bord de
tokamak.
La source utilisée est de type hélicon, ce
choix de procédé est le fruit de collaboration avec l'ANU
(Australian National University), après 20 ans de recherche sur les
ondes hélicons. Il fut installé en 1998 dans le laboratoire PIIM
et fut baptisé PHISIS, acronyme signifiant
Plasma Helicon to
Irradiate Surfaces In
Situ.
3.1.1 Bref historique :
Les toutes premières observations des ondes
hélicon dans les plasmas datent de 1960, en premier lieu dans des
plasmas toroïdaux [21], puis sur des plasmas entretenus par un
générateur radiofréquence [22,23] dans des
expériences de laboratoire. Ces ondes, doivent leur nom au physicien
français Aigrain [24].
En 1968, Boswell [25] excita en mode azimutal m=1 par une
antenne l'onde hélicon dans un plasma cylindrique de faible dimension,
les résultats dépassèrent toutes prévisions (des
densités de l'ordre de 1013 cm3 furent
mesurées). De nombreuses expériences eurent lieu par la suite
attestant des formidables possibilités offertes par ce type de
plasma.
Ce type de réacteur est essentiellement utilisé
dans des expériences de gravure de silicium et de dépôts de
couches minces.
Chapitre III Dispositif expérimental et
diagnostics
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3.1.2 Description du réacteur :
Le schéma global du réacteur PHISIS, ainsi que
les diagnostics implantés dans la chambre de diffusion, sont
présentés sur la figure ci-dessous :
Sample
Fig. 3.1 Schéma du réacteur
Phisis
On peut distinguer, sur ce schéma, les deux chambres
principales d'un réacteur hélicon :
1. La chambre source, dans laquelle le plasma est produit.
Elle est la partie supérieure du réacteur, qui est
de forme cylindrique. Elle est constituée de plusieurs
éléments, qui sont :
o l'antenne.
o le tube de pyrex.
o les deux bobines supérieures.
Chapitre III Dispositif expérimental et
diagnostics
2. La chambre de diffusion, dans laquelle le plasma
diffuse.
Elle correspond à la partie inférieure du
réacteur. Dans notre cas, elle a une forme sphérique et plusieurs
passages permettent d'y introduire les sondes de mesure (sondes de Langmuir,
capteur de pression). Juste au dessus de cette chambre de diffusion est
installée une troisième bobine. L'enceinte du réacteur est
en acier inoxydable et utilise, dans la mesure du possible, des composants
Ultra Haut Vide (UHV). La pression de base dans l'enceinte est typiquement de
5.10-7 mbar.
La photo ci-dessous montre le réacteur avec ses
principaux accessoires au laboratoire PIIM, équipe Plasma-Surface.
Fig. 3.2 Photo du réacteur Phisis,
laboratoire PIIM
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Chapitre III Dispositif expérimental et
diagnostics
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? La chambre source :
La chambre source, représentée sur le
schéma suivant, a été construite par la
société australienne ANUTECH, qui travaille en relation avec
l'Australian National University (ANU). Elle est constituée :
- D'un tube en pyrex de diamètre extérieur
150mm, de longueur 200mm et d'épaisseur 7mm. Sur ce tube est posé
l'antenne de type Bowsell, dont la forme est représentée
ci-dessous. Cette antenne de longueur 200mm et de rayon 80mm est
fabriquée à partir d'un ruban de cuivre de largeur 10mm des cales
isolantes en téflon sont placées entre l'antenne et le tube. Le
tube permet un couplage diélectrique de la puissance RF au gaz. En
outre, il assure une protection de l'antenne, qui n'est ainsi pas en contact
avec le plasma.
Fig. 3.3 Géométrie de l'antenne
hélicon
Le tube et l'antenne sont placés à
l'intérieur d'un carter cylindrique en acier inoxydable de
diamètre 180mm et de longueur 250mm. Cette enceinte sert de blindage
contre le rayonnement RF de l'antenne et de conduit de refroidissement : En
effet, un ventilateur fixé sur le carter souffle de l'air à
température ambiante entre le tube et l'enceinte, air qui est ensuite
évacué par deux trous situés de part et d'autre de
l'enceinte.
Chapitre III Dispositif expérimental et
diagnostics
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- Autour de l'enceinte sont enroulées deux bobines
identiques fabriquées en fil de cuivre de diamètre 1,3mm. Le
diamètre intérieur des bobines est de 210mm, le diamètre
extérieur, 274mm et leur hauteur est égale à 48mm. Chaque
bobine est ainsi constituée de 800 spires. L'impédance d'une
bobine est égale à 7,6et chaque bobine produit un champ
magnétique sur l'axe égal approximativement à 40 Gauss par
ampère. Les bobines sont montées de telle sorte qu'elles
permettent d'avoir un champ magnétique assez uniforme dans la source.
Le courant, circulant dans les bobines, est fourni par une
alimentation stabilisée et peut monter jusqu'à 4A : l'amplitude
du champ varie ainsi de 0 à 150G. Ce champ est nécessaire
à la propagation des ondes hélicons et assure un confinement du
plasma dans la source, permettant de limiter la perte des espèces
chargées aux parois.
- Une alimentation RF, fonctionnant à la
fréquence 13.56 MHz et pouvant délivrer jusqu'à 1.5 kW de
puissance. Ce type de décharge reste le plus largement utilisé
dans de nombreux laboratoires de recherche et dans l'industrie, car elles
permettent de créer des plasmas sur une large gamme de densités
(108 -1012 cm-3).
Le plasma opère à basse puissance RF
injectée, dans les régimes capacitif et inductif, sous basse
pression (entre 0.2Pa et 2Pa).
? La chambre de diffusion :
C'est dans cette partie du réacteur que le plasma
diffuse. Pour cela, on a placé une troisième bobine juste
à l'entrée de la chambre de diffusion. L'espacement entre les
trois bobines est identique, afin d'assurer une certaine
homogénéité axiale du champ magnétique.
Il est courant d'appliquer sur cette troisième bobine
un courant moitié de celui parcourant les deux autres bobines : ceci
permet d'obtenir une décroissance du champ magnétique de la
source vers la chambre de diffusion et une expansion du plasma. Ceci est
réalisé en vue des applications de traitement de surfaces et
d'implantation ionique, pour lesquelles l'homogénéité du
plasma est un paramètre fondamental.
Plusieurs ouvertures ont été
réalisées dans cette chambre, afin de pouvoir introduire les
capteurs de pression (jauge Penning, jauge Baraton) et les diagnostics (sonde
de Langmuir, spectromètre de masse). A l'intérieur et au centre
de cette chambre sont déposés les échantillons, dans notre
cas il s'agit d'un échantillon en graphite.
Chapitre III Dispositif expérimental et
diagnostics
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Au préalable de toute production de plasma, il est
impératif de créer un vide à l'intérieur de
l'enceinte, deux types de pompes (primaire et secondaire) permettent
d'atteindre une pression de 10-7 mBar.
3.2 DIAGNOSTICS UTILISES : 3.2.1 Les sondes de
Langmuir : ? Introduction :
Dans le but d'effectuer des mesures sur les ions, il est
indispensable de connaître précisément le plasma, et donc
de mesurer certains paramètres importants, tels que la densité,
la température électronique et le potentiel plasma. Pour
effectuer l'analyse du plasma, un diagnostic couramment utilisé est
celui des sondes de Langmuir, aussi appelées sondes
électrostatiques. Elles doivent leur nom au physicien américain
Irving Langmuir, qui fut le premier à mettre au point et exploiter ce
diagnostic en 1926 [26].
? Description :
Cette méthode d'analyse repose sur un principe de base
relativement simple : elle consiste à placer un conducteur
métallique polarisé à l'intérieur du plasma et
à étudier la variation du courant collecté par la sonde en
fonction de la tension de polarisation.
L'analyse de cette caractéristique courant-tension I(V)
permet de déterminer les paramètres fondamentaux du plasma.
Cette méthode est couramment utilisée en
physique des plasmas, étant donné la simplicité de
fabrication et d'utilisation de telles sondes. Nous allons donc
présenter ci-dessous deux types de sondes existantes, en essayant de
préciser les avantages et les inconvénients de chacune.
1. Sondes collectrices planes :
C'est le type de sondes le plus simple à
réaliser. Il s'agit d'un disque de métal, très fin et de
petit diamètre : ce disque est relié par un fil
électrique, entouré d'une gaine isolante, à un
générateur, permettant de polarisé la sonde. Le disque de
métal est de petites dimensions afin de ne pas perturber le plasma. Les
matériaux les plus utilisés pour fabriquer une sonde sont le
tantale, le tungstène et le molybdène. En effet, ces
matériaux résistent bien à la chaleur et aux attaques
chimiques.
Chapitre III Dispositif expérimental et
diagnostics
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L'isolation électrique est réalisée
à l'aide de tubes de céramique, qui est un composant
également très résistent à la chaleur. Le fil,
quant à lui, est recouvert de téflon. Cette isolation assure que
la surface de collection de la sonde est exactement égale à la
somme des aires de chaque face du disque métallique : seul ce conducteur
doit collecter du courant. La figure ci-dessous nous montre la constitution
d'une sonde plane.
Fig. 3.4 Constitution d'une sonde plane
La sonde introduite dans le réacteur par une ouverture
et reliée par un câble coaxial à un
générateur continu ou alternatif. Seuls le disque
métallique et une petite longueur d'isolant pénètrent
à l'intérieur de l'enceinte.
2. Sondes collectrices cylindriques :
La forme de la surface de collection est désormais
cylindrique. On utilise généralement des tiges de tantale ou de
tungstène. C'est ce type de sondes qui est utilisé dans la
manipulation Phisis.
? Théorie des sondes de Langmuir :
Avant d'aborder l'aspect théorique des sondes de
Langmuir [27], il est sans doute préférable de présenter
les phénomènes physiques se produisant lorsqu'un solide est
introduit dans un plasma. Les électrons ayant une plus grande
mobilité que les ions, le solide se charge négativement en
surface. Les électrons sont repoussés et les ions sont
attirés.
Chapitre III Dispositif expérimental et
diagnostics
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Sur une couche de quelques longueurs de Debye, la
densité d'ions est supérieure à la densité
électronique : il y a création d'une gaine électrostatique
(phénomène identique à la création de la gaine du
plasma). On retrouve de même les notions de potentiel flottant Vf et de
potentiel de plasma .
Comme nous l'avons vu, la sonde de Langmuir est un conducteur
de petites dimensions, plongé dans un plasma et polarisé à
une tension Vs. Ces sondes peuvent être planes, cylindriques
ou sphériques. La mesure du courant Is recueilli par une
telle sonde permet de tracer la caractéristique de sonde Is=
f (Vs), de laquelle on déduit les grandeurs
caractéristique du plasma : densité électronique
ne, température électronique Te, potentiel
flottant Vf, potentiel plasma Vp.
Un exemple typique de caractéristique obtenue à
l'aide d'une sonde plane est représenté sur la figure suivante
:
Fig. 3.5 Caractéristique idéale
d'une sonde plane
On distingue clairement, sur cette caractéristique, trois
régions distinctes :
1. V Vf : la sonde est polarisée très
négativement par rapport au plasma, elle attire
donc les ions positifs et repousse les électrons. Il se
forme autour de la sonde une gaine d'ions. Cette zone de charge d'espace
positive limite le courant extrait, qui est purement ionique.
2.
Chapitre III Dispositif expérimental et
diagnostics
- 31 -
VVp : c'est le cas inverse du
précédent, la sonde attire les électrons et repousse
pratiquement tous les ions (température des ions
température des neutres 300 K). La gaine est une gaine
d'électrons. Le courant recueilli est alors purement
électronique.
* Pour V=Vp, il n'y a plus de gaine, ni
électronique, ni ionique. La sonde collecte les courants thermiques
ioniques et électroniques. Les électrons étant beaucoup
plus énergétiques que les ions, le courant collecté est
essentiellement électronique.
* Pour V= Vf, le courant collecté par la
sonde est nul. Les courants électronique et ionique sont
égaux.
3. Vf V Vp : autour du potentiel flottant, le
courant augmente de façon
exponentielle, la sonde attire les ions
sans repousser tous les électrons de température Te.
En effet, contrairement aux ions, les électrons du plasma ont une
température (donc une énergie) élevée, typiquement
de l'ordre de 3eV. Cette énergie va permettre à certains
électrons de franchir la barrière de potentiel présente
devant la sonde lorsque celle-ci est polarisée à une tension
inférieure au potentiel plasma. Entre Vf et Vp , elle
recueille essentiellement un courant électronique. En dessous de Vf ,
elle recueille essentiellement des ions positifs.
L'analyse complète d'une caractéristique de
sonde permet de déterminer les paramètres fondamentaux d'un
plasma : densité électronique et ionique, potentiel plasma,
potentiel flottant, température électronique, c'est ce que nous
développons ci-dessous.
? Détermination des paramètres
caractéristiques d'un plasma :
A l'aide de la caractéristique courant tension d'une
sonde de Langmuir et des expressions analytique des courants, il est possible
de déterminer les grandeurs caractéristiques d'un plasma :
densités (ionique, électronique), potentiels (plasma, flottant),
température électronique.
La figure ci-dessous présente un exemple type de
caractéristique de la sonde. Les grandeurs sont
déterminées, soit directement de la caractéristique I=
f(V), soit à partir de sa dérivée première ou
seconde. Le tracé de la caractéristique permettra aussi de
déterminer certains paramètres qu'on décrira par la
suite.
Chapitre III Dispositif expérimental et
diagnostics
- 32 -
Fig. 3.6 Interprétation d'une
caractéristique de sonde
*) Tout d'abord, le potentiel flottant est obtenu
immédiatement de la caractéristique I(V) : En effet, c'est le
potentiel pour lequel le courant collecté par la sonde est nul.
*) Pour la détermination du potentiel plasma, plusieurs
méthodes sont envisageables : La méthode
généralement employée utilise le fait que la
caractéristique I(V) présente un point d'inflexion au niveau du
potentiel plasma. On peut donc déterminer Vp en
traçant la dérivée première ou seconde de la
caractéristique. Vp correspond alors au maximum de la
dérivée première I'(V) et à une racine de la
dérivée seconde I''(V). Ce coude est clairement visible lorsque
l'on travaille avec des sondes de grande dimension (planes par exemple). En
revanche, il est plus difficile à distinguer avec des petites sondes
cylindriques.
Chapitre III Dispositif expérimental et
diagnostics
Pour les sondes planes, on utilise aussi parfois la
méthode des pentes, qui consiste à tracer en coordonnées
semi logarithmiques le courant électronique 'e en fonction de
la tension de polarisation V. le potentiel plasma Vp est alors
l'abscisse du point de concours de la partie linéaire (pour
Vs Vp ) et de l'asymptote de la partie saturation
électronique (VsVp ) (point B sur la figure 3.6).
*) Pour déterminer la valeur de la température
électronique, on utilise la variation exponentielle du courant
électronique pour des tensions inférieur à Vp
.
En effet, en traçant le courant électronique en
coordonnées semi logarithmiques en fonction de V, on doit obtenir une
droite d'équation :
(3.1)
Si on exprime Te en électron volts, la pente de
cette droite est directement égale à . Deux
relations pratiques permettent un calcul rapide de la
température électronique :
ou (3.2)
8kT e
ne 0
Où est la variation de tension correspondant à
une variation d'une décade du
courant électronique (figure
3.6).
*) La densité électronique est
généralement obtenue à partir de la valeur du courant
mesuré à V=Vp. En effet, lorsque la sonde est
polarisée au potentiel plasma, le courant ionique peut être
négligé devant le courant thermique électronique 'the.
Connaissant l'expression de Ithe qui est :
1
4
Aene
?m
e
Ithe
0
(3.3)
- 33 -
A : représente la surface de la sonde
: est la densité électronique dans le corps du
plasma.
On en déduit la valeur de la densité
électronique.
*) Concernant la densité ionique, dans le coeur d'un
plasma électropositif (i.e. ne contenant que des ions positifs et des
électrons), elle est égale à la densité
électronique.
Chapitre III Dispositif expérimental et
diagnostics
3.2.2 La spectrométrie de masse :
? Introduction :
Cet outil peut fournir une quantité importante
d'informations sur les constituants du plasma, à savoir les
espèces neutres (atomes, molécules, radicaux) et les ions,
positifs ou négatifs. L'analyse en masse est en fait une
séparation de particules chargées suivant la valeur du rapport
m/q, où m est la masse de la particule et q, sa charge.
Ainsi, l'analyse des espèces neutres nécessite
au préalable une étape d'ionisation à l'entrée du
spectromètre, dans une chambre spécifique, tandis que l'analyse
des ions extraits du plasma est directe. L'étude des spectres en masse
ainsi obtenus donne une connaissance précise de la composition chimique
du plasma. La présence d'un filtre en énergie (de type
électrostatique dans notre appareil) permet en outre d'obtenir la
fonction de distribution en énergie des ions du plasma.
? Description :
Le deuxième diagnostic, dont nous disposons sur le
réacteur Phisis, est un spectromètre de masse doté d'un
secteur d'analyse en énergie (Hiden EQP 300). Le schéma suivant
représente une coupe du spectromètre Hiden EQP 300.
- 34 -
Fig. 3.7 Vue en coupe du spectromètre
de masse Hiden
Chapitre III Dispositif expérimental et
diagnostics
- 35 -
On distingue sur ce schéma les éléments
principaux du spectromètre. Seule la partie supérieure de
l'appareil (10cm environ) pénètre à l'intérieur du
réacteur. L'orifice d'extraction de diamètre 35um permet de
prélever quelques particules à l'intérieur du plasma. Pour
l'analyse d'espèces chargées, une électrode placée
sous cet orifice peut être polarisée afin d'attirer le type d'ions
souhaité (positif ou négatif).
Les espèces neutres pénètrent dans le
spectromètre par diffusion. En effet, cet appareil est pompé
différentielle ment de telle sorte que la pression résiduelle y
est inférieure à 10-7mBar, alors que la pression de
gaz dans l'enceinte du réacteur est typiquement de
10-3mBar.
Une chambre d'ionisation, constituée de deux filaments
de tungstène, est placée derrière l'orifice d'extraction
pour ioniser les espèces neutres étudiées. Elle reste
inactive pour l'analyse d'ions du plasma.
Des lentilles de focalisation permettent ensuite d'obtenir un
faisceau de particules chargées, qui arrive alors sur le secteur
électrostatique d'analyse en énergie. Cette partie, coudée
à 45°, réalise une sélection en énergie des
ions incidents grâce à un champ électrique appliqué
entre les deux plaques du secteur. La force électrique
créée par ce champ va provoquer une modification de la
trajectoire des ions.
La dérivation sera d'autant plus grande que la vitesse
des ions (donc leur énergie) est élevée et une partie des
ions incidents va se perdre sur les parois de secteur électrostatique.
Une correspondance champ électrique énergie est ainsi faite. Les
ions ayant traversé le secteur arrivent ensuite sur le filtre en masse,
qui est constitué d'un quadripôle, système de quatre
barreaux polarisé.
Un champ électrique oscillant est appliqué entre
les barreaux du quadripôle, qui n'autorise qu'une seule trajectoire
stable, dépendant du rapport m/q. ainsi, une configuration donnée
du champ électrique permet uniquement le passage des ions ayant le
rapport m/q correct. Les ions ayant traversé le secteur
électrostatique et le quadripôle arrivent alors sur le
détecteur, qui est un multiplieur d'électrons secondaires.
? Utilisation :
Nous avons utilisé le spectromètre de masse
essentiellement pour l'analyse des ions du plasma. Ainsi, nous avons obtenu
leur fonction de distribution en énergie en fonction des divers
paramètres de la décharge : pression de gaz, puissance
injectée, champ magnétique.
Chapitre III Dispositif expérimental et
diagnostics
Pour les plasmas basse pression, l'énergie des ions
pénétrant dans le spectromètre est acquise dans la gaine
présente devant l'appareil. En effet, il existe dans cette région
une chute de potentiel entre le plasma et la tête du
spectromètre.
Fig. 3.8 Gaine entre le spectromètre et
le plasma
Les ions positifs du plasma sont
accélérés par ce gradient de potentiel et leur
énergie potentielle est convertie en énergie cinétique.
Ils arrivent dans le spectromètre avec une énergie centrée
autour de qVp , ou q est leur charge et Vp , la valeur du
potentiel plasma devant la tête du spectromètre. L'allure typique
d'une IEDF d'ions positifs, dans un plasma non collisionnel, (ce qui est notre
cas : faible condition de pression où le libre parcours moyen est
supérieur à la taille de la gaine) est donc un pic centré
autour de la valeur du potentiel plasma, comme le montre la figure
ci-dessous.
1Pa 100W
=48V
vp
400000
350000
300000
250000
200000
150000
100000
50000
0
0 20 40 60 80 100
r asm
t
as
Potential (V)
dry
Fig. 3.9 Exemple type de FDI pour un ion
positif.
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Chapitre III Dispositif expérimental et
diagnostics
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Si l'on fixe l'énergie de passage dans le
spectromètre au maximum du pic, on peut alors effectuer une analyse en
masse de tous les ions présents dans le plasma et donc obtenir les
proportions relatives de chaque ion.
3.3 PARAMETRES EXPERIMENTAUX :
3.3.1 Pompage de gaz et pression :
Avant de produire le plasma, on fait préalablement le
vide dans l'enceinte (chambre de diffusion). Le volume total du réacteur
étant relativement faible (10 litres), la mise sous vide s'effectue
rapidement : le pré vidage du réacteur depuis la pression
atmosphérique jusqu'à 10-2 -10-3 mbar est
assuré par une pompe primaire à palettes (Alcatel 2012 A).
Le pompage secondaire est alors effectué par une pompe
turbo moléculaire (Alcatel ATP 150l/s), qui permet d'atteindre, en
quelques dizaines de minutes, une pression résiduelle limite de
10-7 mBar.
Pour cette phase du pompage, le capteur de pression
utilisé est une jauge Penning, qui mesure des pressions comprises entre
10-2 et 10-7 mBar.
L'arrivée du gaz dans le réacteur se fait par
une ouverture percée dans la chambre de diffusion. Une vanne micro fuite
permet de régler avec précision la pression du gaz dans la
source. Une jauge Baratron, qui travaille dans la gamme 1uBar-1 mBar, est
utilisée pour mesurer la pression dans l'enceinte. Avec ce type de
jauge, le zéro, correspondant au vide limite, doit être
vérifié à chaque expérience.
Au cours de nos expériences, le spectromètre
différentiel est pompé à mBar ( Pa) au
moyen d'une pompe turbomoléculaire (70 l/s), suivie par
une pompe primaire. Il est inséré horizontalement dans la chambre
sphérique du plasma en expansion par l'intermédiaire d'une bride
DN-63-CF, qui met l'orifice extracteur à 40mm de l'échantillon
Le gaz utilisé est l'hydrogène et le
deutérium, mais nous les avons également utilisé en
mélange avec l'argon et l'hélium. Tous les capteurs de pression
sont installés dans la chambre de diffusion. . La pression du gaz varie
dans le cadre de notre manipulation de 0.2 à 2 Pascal.
Chapitre III Dispositif expérimental et
diagnostics
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3.3.2 Paramètres générateurs RF
:
Le générateur de fréquence RF (13,56 MHz)
peut fournir jusqu'à 1.5 kW et est capable de fonctionner en continu ou
en régime pulsé. Dans ce document, il était
exploité en mode continu. Afin d'améliorer la densité du
plasma dans la chambre un champ magnétique peut être
appliqué, comme nous l'avons vu par les trois bobines (§3.1.2).
Nos mesures ont été prises pour une injection
d'alimentation de 30 à 1 kW.
Dans ce travail nous avons essentiellement fonctionné
en régime capacitif [16article] avec un champ nul (B=0). Cependant
quelques mesures seront présentées en mode inductif. Pour
augmenter suffisamment la densité et atteindre le mode inductif il a
été nécessaire d'appliquer un champ magnétique de
24 Gauss à l'aide des deux bobines supérieures, la bobine
inférieure n'étant pas utilisée.
3.3.3 Echantillon :
Comme nous l'avons déjà signalé, notre
porte-échantillon est placé au centre de la chambre de diffusion,
en face du spectromètre. Mis à part la partie de graphite qui
fait face au spectromètre, il est totalement couvert par un isolant en
céramique. La distance entre l'échantillon et le
spectromètre est de 40mm.
L'échantillon peut être polarisé
jusqu'à -200V par rapport au potentiel plasma, la valeur de polarisation
permet de faire varier l'énergie des ions positifs incidents.
3.4 CONCLUSION :
Le dispositif expérimental mis en place et
décrit dans ce chapitre est le réacteur Phisis, qui consiste en
une source de plasma hélicon cylindrique et d'une chambre diffusion
sphérique. Une description des chambres a été
donnée ainsi que la méthode de caractérisation de ses
performances par la sonde de Langmuir et d'un spectromètre de masse.
Les paramètres expérimentaux, comme la pression,
la puissance et la plage de valeur du potentiel de l'échantillon sont
également donnés.
Chapitre IV Mesures expérimentales
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