I.4.1.3.1. Composition du plasma d'ablation Laser
Dans le cas de la méthode de l'ablation laser
pulsé, il est utile de présenter brièvement les
principales caractéristiques des plasmas qui sont des milieux
extrêmement complexes car composés de nombreuses espèces
chimiques. Ils sont constitués par un gaz ionisé sous l'influence
d'un champ électrique. Ce système, qui est hors équilibre
thermodynamique, peut être considéré comme le
quatrième état de la matière. Il est constitué de
particules neutres et de particules chargées.
_ Les particules neutres stables: Ce sont des atomes ou
molécules qui, pour des temps de l'ordre du temps de séjour dans
la chambre d'ionisation, ne se dissocient pas spontanément, ne
réagissent ni entre eux ni avec les parois. En général,
ils dominent en nombre toutes les autres espèces de particules.
_ Les électrons : Les électrons libres
représentent le véritable moteur des décharges
électriques. Du fait de leur masse très faible, ils se
déplacent beaucoup plus vite, à énergie égale, que
les autres espèces. Ils répondent aux perturbations
électromagnétiques sur des échelles de temps beaucoup plus
courtes que les ions. Ce sont aussi les électrons qui, du fait de leur
grande mobilité, sont responsables de la conductivité des
plasmas.
_ Les ions: Dans une ablation très puissante, les ions
sont en général de composition chimique simple mais peuvent
être multichargés.
Par contre, dans les décharges réactives
usuelles, les ions sont en général chargés une fois mais
peuvent se présenter sous forme d'édifices moléculaires
plus complexes à cause des réactions ion-molécule qui
conduisent à une polymérisation dans la phase gazeuse.
_ Les fragments moléculaires, ou radicaux libres: Un
plasma réactif contient un grand nombre de fragments moléculaires
qui, au bout d'un temps assez court, réagissent soit avec une autre
molécule, soit avec la paroi.
_ Les photons: Les photons sont le plus souvent émis
par désexcitation des états électroniques: ils sont donc
d'énergie bien définie. Les spectres de raies sont
caractéristiques des espèces émissives et sont donc
porteurs d'informations sur la composition du plasma.
I.4.1.3.2. Expansion du plasma d'ablation Laser.
Pour étudier la distribution des flux d'espèces
dans le panache, il est nécessaire de s'intéresser à
l'expansion du panache de vapeur sous vide. L'expansion du panache peut
être divisée en trois phases: la formation de la couche de Knudsen
suivie de l'expansion adiabatique du plasma, d'abord suivant une seule
dimension (la normale à la cible), puis en trois dimensions (voir figure
I.12).
Figure I.12. Schéma des différentes
étapes de l'expansion du panache consécutif à
l'irradiation
laser d'une cible sous ultravide.
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