Production des ions négatifs en surface de graphite dans un plasma d'hydrogène et de deutérium

Conclusion :

⁰

- 47 -

? Le facteur pression nous sert de filtre pour le choix des types d'ions positifs à étudier.

Chapitre IV Mesures expérimentales

¹⁰⁰

⁰

4.2.4 Rôle de la puissance :

a) Sur la proportion en pourcentage des différents types ions positifs:

Les résultats en fonction de la puissance ont été déjà présentés dans les graphes précédents. Cependant afin de mieux faire ressortir l'effet de la puissance, nous représentons ci-dessous les proportions des différents ions en fonction de la puissance pour différentes pressions.

⁹⁵

⁹⁰

⁸⁵

⁸⁰

⁷⁵

⁷⁰

⁶⁵

⁶⁰

⁵⁵

⁵⁰

⁴⁵

⁴⁰

³⁵

³⁰

²⁵

²⁰

¹⁵

¹⁰

⁵

^{Pressure: 0.2Pa}

^H*

³

^H*

²

^H*

- 48 -

^{0 100 200 300 400 500 600}

^{Power (W)}

Fig. 4.5a Proportion en pourcentage des ions positifs H en fonction de la puissance (P= 0.2 Pa)

¹⁰⁰

⁹⁵

⁹⁰

⁸⁵

⁸⁰

⁷⁵

⁷⁰

⁶⁵

⁶⁰

⁵⁵

⁵⁰

⁴⁵

⁴⁰

³⁵

³⁰

²⁵

²⁰

¹⁵

¹⁰

⁵

⁰

^{0 100 200 300 400 500 600}

^{Pressure 0.4Pa}

^H*

³

^H*

²

^H*

^{Power (W)}

_{las Hydro}

d

Fig. 4.5b Proportion en pourcentage des ions positifs H
en fonction de la puissance (P= 0.4 Pa)

Chapitre IV Mesures expérimentales

^{Pressure 1Pa}

^H+

³

^H+

²

^H+

¹⁰⁰

⁹⁵

⁹⁰

⁸⁵

⁸⁰

⁷⁵

⁷⁰

⁶⁵

⁶⁰

⁵⁵

⁵⁰

⁴⁵

⁴⁰

³⁵

³⁰

²⁵

²⁰

¹⁵

¹⁰

⁵

⁰

^{0 100 200 300 400 500 600}

^{Power (W)}

Fig. 4.5c Proportion en pourcentage des ions positifs H
en fonction de la puissance (P= 1 Pa)

^{Pressure 2Pa}

^H+

³

^H+

²

^H+

¹⁰⁰

⁹⁰

⁸⁰

⁷⁰

⁶⁰

⁵⁰

⁴⁰

³⁰

²⁰

¹⁰

⁰

^{0 100 200 300 400 500 600}

- 49 -

^{Power (W)}

_dge

_ro

Fig. 4.5d Proportion en pourcentage des ions positifs H
en fonction de la puissance (P= 2 Pa)

Chapitre IV Mesures expérimentales

^{Pressure 0.2Pa}

^D+

³

^D+

²

^D+

¹⁰⁰

⁹⁰

⁸⁰

⁷⁰

⁶⁰

⁵⁰

⁴⁰

³⁰

²⁰

¹⁰

⁰

^{0 100 200 300 400 500 600}

¹⁰⁰

⁹⁰

⁸⁰

⁷⁰

⁶⁰

⁵⁰

⁴⁰

³⁰

²⁰

¹⁰

⁰

^{Power (W)}

Fig. 4.6a Proportion en pourcentage des ions positifs D
en fonction de la puissance (P= 0.2 Pa)

^{Pressure 0.4Pa}

^D+

³

^D+

²

^D+

- 50 -

^{0 100 200 300 400 500 600}

^{Power (W)}

D

_{D Deu}

De

Fig. 4.6b Proportion en pourcentage des ions positifs D

en fonction de la puissance (P= 0.4 Pa)

Chapitre IV Mesures expérimentales

^{Pressure 1Pa}

^D+

³

^D+

²

^D+

¹⁰⁰

⁹⁵

⁹⁰

⁸⁵

⁸⁰

⁷⁵

⁷⁰

⁶⁵

⁶⁰

⁵⁵

⁵⁰

⁴⁵

⁴⁰

³⁵

³⁰

²⁵

²⁰

¹⁵

¹⁰

⁵

⁰

^{0 100 200 300 400 500 600}

^{Power (W)}

Fig. 4.6c Proportion en pourcentage des ions positifs D en fonction de la puissance (P= 1 Pa)

^D+

^D+

²

^D+

³

^{Pressure 2Pa}

¹⁰⁰

⁹⁰

⁸⁰

⁷⁰

⁶⁰

⁵⁰

⁴⁰

³⁰

²⁰

¹⁰

⁰

^{0 100 200 300 400 500 600}

- 51 -

^{Power (W)}

e m

_{ma ma}

Fig. 4.6d Proportion en pourcentage des ions positifs D en fonction de la puissance (P= 0.2 Pa)

Conclusion :

_teu

? De ces différentes mesures, on constate que globalement la puissance a peu d'influence. On peut toutefois noter qu'à plus forte pression et l'augmentation de la

puissance conduit à une diminution de au profit de (idem deutérium).

Chapitre IV Mesures expérimentales

- 52 -

b) Sur la densité ionique des différents types ions positifs:

Lorsque l'on augmente la puissance la densité ionique (donnée par les sondes)

augmente fortement (graphes 4.7 et 4.8). La diminution de vient probablement d'un

mécanisme de collision entre et les électrons :

Pour confirmer cette hypothèse il faudra développer un modèle prenant en compte les différents mécanismes de création et de perte des ions positifs. Ce sujet n'est pas traité dans ce mémoire, il se fera par la suite.

^{0 100 200 300 400 500 600}

^4,00E+008

^3,50E+008

^3,00E+008

^2,50E+008

^2,00E+008

^5,00E+007

^0,00E+000

^1,50E+008

^1,00E+008

^{Pression 0.2Pa Pression 0.4Pa Pression 1Pa Pression 2Pa}

^{Puissance (W)}

Fig. 4.7 Evolution de la densité ionique en fonction de la puissance
(Plasma d'hydrogène à différentes pressions)

^{0 100 200 300 400 500 600}

^2,50E+008

^2,00E+008

^3,00E+008

^5,00E+007

^0,00E+000

^1,50E+008

^1,00E+008

^{Pression 0.2Pa Pression 0.4Pa Pression 1Pa Pression 2Pa}

'_h

_m

^{Puissance (W)}

)

Fig. 4.8 Evolution de la densité ionique en fonction de la puissance
(Plasma de deutérium à différentes pressions)

Chapitre IV Mesures expérimentales

Puissance	Tab. 4.1 Concentration Ions positifs Plasma hydrogène Concentration Concentration Concentration (en %) (en %) (en %)
30 W	26.74	66.97	6.29
100W	28.26	63.07	8.67
0.2 Pa 300 W	27	63.62	9.38
600 W	25.73	65.53	8.74
30 W	23.56	54.63	21.80
100W	24.38	54.71	20.91
300 W	22.80	55.61	21.59
600 W	25.88	52.35	21.77
30 W	13.67	15.81	70.51
100W	14.90	26.12	58.98
300 W	18.58	33.21	48.21
600 W	18.68	35.17	46.15
30 W	6.32	8.58	85.1
100W	4.36	10.87	84.76
300 W	7.08	17.21	75.71
600 W	8.92	18.73	72.53

0.4 Pa

1 Pa

2 Pa

Observation

Les

dominent, quelque soit la puissance

Même

domination des , mais moins forte

Les

dominent, mais

pas suffisamment Les dominent

largement, quelque soit la puissance

	Tab. 4.2 Concentration Ions positifs Plasma Deutérium Concentration Concentration Concentration (en %) (en %) (en %)
30 W	1.96	92.27	5.76
100 W	2.10	91.49	6.41
300 W	2.23	90.87	6.9
600 W	2.17	91.11	6.72
30 W	2.51	77.43	20.06
100W	2.62	78.39	18.99
300 W	3.41	77.53	19.06
600 W	4.46	76.78	18.76
30 W	3.38	28.24	68.38
100W	3.76	37.82	58.43
300 W	5.42	43.27	51.31
600 W	13.96	34.66	51.37
30 W	2.71	7.98	89.31
100W	3.3	8.34	88.36
300 W	6.94	10.98	82.08
600 W	14.98	9.87	75.14

0.2 Pa

0.4 Pa

1 Pa

2 Pa

Observation

largement, quelque soit la puissance

Les

dominent, quelque soit la puissance

Même domination

des , mais

moins forte

Les

dominent, mais

pas suffisamment Les dominent

- 53 -

4.2.5 Tableau récapitulatif et conclusion :

Les tableaux suivants récapitulent les résultats précédents et montrent l'évolution des pourcentages des ions positifs en fonction de la puissance injectée, et pour une pression donnée:

- 54 -

Chapitre IV Mesures expérimentales

H ₂ + e ? ? ?? H + + _H + ₂ e ?