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Thèse: Etude et caractérisation d'une source plasma basse pression - haute densité (H/F)

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Informations générales

Référence : UMR8578-TIBMIN0-009
Lieu de travail : ORSAY
Date de publication : lundi 5 août 2019
Nom du responsable scientifique : Tiberiu MINEA
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2019
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Les micro-sources plasma sont fort intéressantes pour la faible consommation d'énergie et la forte efficacité d'ionisation du gaz favorisant ainsi la production des faisceaux de particules chargées de haute densité de courant. L'étude expérimentale et poussée de la physique de ces décharges est incontournable afin de pouvoir comprendre et optimiser ces sources et de les adapter à différentes applications. L'avènement de nouveaux systèmes plasma, dont certains conçus et réalisés au LPGP, exigent une compréhension approfondie des phénomènes fondamentaux impliqués. Deux nouvelles configurations de décharge produisant un faisceau focalisé ou linéaire de particules sont disponibles au laboratoire. La caractérisation fine du plasma et des flux de particules constitue l'objectif de cette thèse.
Quatre axes de travail sont envisagés concernant cette étude :
(i) La partie expérimentale visera à caractériser le plasma ECR fonctionnant à basse pression, mais avec la densité de puissance la plus élevée possible. Il s'agit de quantifier les principales caractéristiques du plasma (densités, températures électronique). Ces études doivent permettre d'expliquer le comportement des faisceaux extraits par un système à haute tension.
(ii) La modification du système d'extraction devra permettre de trouver l'optimum de fonctionnement de cette source plasma afin de produire un fort flux de particules chargées. Particulièrement, la caractérisation du courant à la surface en provenance du plasma est une autre partie importante de la thèse.
(iii) D'autre modes d'excitation du plasma seront étudiés, notamment par alimentation électrique impulsionnelle bi-polaire à la place de l'alimentation ECR conventionnelle. Ceci ouvre de nouvelles perspectives non encore explorées à ce jour. Le LPGP conçoit et réalise des alimentations haute-tension impulsionnelles évolutives avec un haut niveau de performances permettant des travaux spécifiques, novateurs par rapport à l'état de l'art.
(iv) Une modélisation numérique d'extraction de particules chargés du plasma sera réalisée, en s'appuyant sur les modèles existants au laboratoire, dans l'équipe TMP-D&S – Théorie et Modélisation des Plasmas – Décharges et Surfaces du LPGP. Il sera ainsi possible d'estimer le profil source du faisceau qui sera par la suite accéléré à haute énergie. Une comparaison des prédictions du modèle aux résultats expérimentaux sera entreprise lorsque cela s'avèrera possible.

Contexte de travail

Ce travail est partie intégrante d'un programme de collaboration entre plusieurs laboratoires CNRS, dans le cadre d'un projet industriel associant plusieurs disciplines scientifiques. Le sujet de thèse est une première étape qui se poursuivra dans le cadre du consortium.
Le (la) doctorant(e) travaillera dans l'équipe TMP-D&S – Théorie et Modélisation des Plasmas – Décharges et Surfaces du LPGP. La direction de thèse sera assurée par T. Minea (PU UPSud/U Paris-Saclay) avec une forte implication d'un post-doc et un ingénieur ; Pendant la thèse, minimum deux rapports d'avancement par an sont à fournir.

Contraintes et risques

La confidentialité est exigée.

Informations complémentaires

Ce travail fera partie intégrante d'un projet de collaboration entre différents laboratoires CNRS et des industriels.

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