Description du sujet de thèse

La molécule de di-iode I2 apparaît désormais comme une alternative crédible aux ergols standards de la propulsion électrique que sont le xénon et le krypton. Bien que de nombreux travaux aient été conduits au cours des dernières années sur les décharges et les propulseurs en di-iode, de nombreuses zones d'ombre persistent, en particulier sur la physique des décharges, la durée de vie des systèmes et sur le développement de certains sous-systèmes tels que les cathodes et les neutraliseurs.
Cette thèse a deux objectifs majeurs : mettre au point des outils de diagnostics pour les décharges à basse-pression au di-iode et étudier une cathode basée sur un plasma radio-fréquence (RF).
Le/la doctorant(e) travaillera à l'ICARE sur la mise au point d'un diagnostic de spectroscopie de Fluorescence induite par laser pour sonder l'ion I+ dans l'infrarouge. Le diagnostic sera basée sur une diode laser accordable. Il s'agira également de développer une série d'outils électrostatiques : sonde de Langmuir compensée, sonde de courant, analyseur d'énergie. Les instruments seront développés et validés à l'aide d'un propulseur RF à tuyère magnétique miniature opérant à faible puissance. Le doctorant sera aussi chargé du développement du propulseur et du système d'alimentation en di-iode, la chambre à vide et le système de pompage étant disponibles.
Dans un deuxième temps, le/la doctorant(e) réalisera des mesures à l'aide des outils qu'il/elle aura construits et caractérisés dans la décharge plasma et le jet d'une cathode RF opérant au di-iode. Les expériences seront conduites au DLR en Allemagne. Les résultats obtenus seront comparés à des simulations numériques. Le but est ici d'optimiser le fonctionnement de la cathode (puissance, rendement, taille…).

Le travail proposé au doctorant est à caractère principalement expérimental. Il s'agira d'appliquer des techniques de diagnostic électrique et optique pour mesurer le flux d'ions, l'énergie des ions, ainsi que les propriétés électroniques du plasma dans un propulseur RF sans électrode et dans une cathode RF. Les expériences seront couplées à des investigations théoriques basées sur des travaux déjà menés à ICARE et à des simulations numériques conduites au sein des Université de Padoue et de Bologne.

Contexte de travail

Le laboratoire ICARE du CNRS à Orléans est une unité propre du CNRS. Il compte environ 80 membres dont 33 chercheurs et Enseignants-Chercheurs dont les thèmes de recherche principaux sont la combustion, la conversion d'énergie, la chimie environnementale et la propulsion spatiale. Le/la candidat(e) travaillera dans l'équipe Propulsion Electrique du laboratoire, et plus particulièrement dans le cadre du projet européen HE BOOST qui est coordonné par l'Université de Bologne en Italie. Ce projet concerne l'étude et la caractérisation de propulseurs à tuyère magnétique au di-iode et des sous-systèmes associés. Les travaux devraient débuter au mois de novembre 2023 pour une durée de 3 ans. Le/la doctorant(e) sera basé principalement à Orléans au laboratoire ICARE (UPR 3021, CNRS)

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.

Contraintes et risques

Le/la candidat(e) travaillera majoritairement à Orléans avec des chambres à vide, des alimentations électriques DC et RF, des décharges plasma au di-iode., des champs magnétiques Il utilisera des diagnostics optiques tels que la spectroscopie de fluorescence induite par laser ainsi que des diagnostics électriques tels que les sondes de Langmuir, les coupes de Faraday et les analyseurs d'énergie pour mener à bien ses recherches.
Le/la candidat(e) devra se déplacer en Allemagne et en Italie dans le cadre des collaborations avec nos collègues du consortium BOOST.

Informations complémentaires

Les candidats doivent envoyer un CV détaillé ainsi qu'une lettre de motivation via portail emploi du CNRS.
Les candidats sélectionnés seront auditionnés au mois de septembre soit au laboratoire ICARE soit par visioconférence.