Nos tutelles

CNRS UPS Enseeiht

Rechercher



Groupes de recherche


Accueil > Actualités

Soutenance de thèse de Cyril VAN DE STEEN

par Isabelle Clarysse - publié le

Cyril VAN DE STEEN

Ingénierie des Plasmas

soutiendra publiquement ses travaux de thèse intitulés

Modélisation des propriétés de transport des ions moléculaires de krypton et xénon pour l’optimisation des générateurs de plasma froids utilisant les gaz rares

dirigés par Madame Malika BENHENNI et Monsieur René KALUS
Co-tutelle avec l’université "IT4Innovations National Supercomputing Center au VSB - Technical University of Ostrava" (TCHÈQUE, REPUBLIQUE)

Soutenance prévue le mardi 11 décembre 2018 à 10h
Lieu : Bâtiment 3R2 - 118, route de Narbonne 31062 Toulouse cedex 9
Salle des Colloques

Composition du jury
Mme Malika BENHENNI - Université Toulouse III - Paul Sabatier - Co-Directeur de thèse
M. Ahmed RHALLABI - Institut des Matériaux Jean Rouxel - Université de Nantes - Rapporteur
M. René KALUS - Vysoká Škola Bánská - Technická Univerzita Ostrava - Co-Directeur de thèse
Mme Nelly BONIFACI - G2Elab UMR5269 - Rapporteur
M. Mohammed YOUSFI - Université Toulouse III - Paul Sabatier - Examinateur
M. Ioan SCHNEIDER - Université du Havre - Examinateur

Mots-clés :
plasma froid, section efficace de collision, mobilité et diffusion, donnée de base, code Monte Carlo, méthode hybride

Résumé :
L’utilisation de plasma froid à base de gaz rares (Rg) dans des applications biomédicales ainsi que dans la propulsion spatiale est en nette évolution. Pour quantifier les particules actives et optimiser ces réacteurs plasmas pour ces applications, une compréhension fine des processus ayant lieu dans ces réacteurs est nécessaire. Ce travail de thèse a pour objectif de fournir les données manquantes dans la littérature (coefficients de transport et constantes de réaction) en passant par des données mésoscopiques (sections efficaces) obtenues à partir de données microscopiques (potentiels d’interaction) lors des interactions des ions de xénon et krypton avec leur gaz parent. Les plasmas froids à température ambiante et à la pression atmosphérique, considérés dans cette thèse, sont composés d’un seul type de gaz rare et par conséquent seules les collisions ion – atome sont étudiées. Deux potentiels d’interaction différents, disponibles dans la littérature, sont utilisés dans le calcul des sections efficaces et comparés dans le cas des systèmes collisionnels Kr+/Kr et Xe+/Xe. Pour les collisions impliquant les dimères ioniques Kr2+ et Xe2+ avec leur gaz parent, les potentiels d’interaction sont calculés à partir du modèle DIM (Diatomics-In-Molecules) qui est une combinaison des potentiels atomiques d’interaction neutre – neutre et ion – neutre. Les sections efficaces de transfert de quantité de mouvement, requises pour obtenir les données de base manquantes, sont calculées à partir de trois méthodes différentes dans le cas des collisions atome – atome. La première est la méthode quantique qui permet, par une résolution de l’équation de Schrödinger, d’obtenir de manière exacte les sections efficaces à partir des potentiels d’interaction. Cette méthode exacte, grande consommatrice de temps de calcul, est utilisée en tant que référence pour valider les deux autres méthodes approchées. La seconde méthode, intitulée semi-classique, utilise un déphasage approché (approximation JWKB), induit par le potentiel d’interaction, entre l’onde diffusée et l’onde incidente. Cette méthode a l’avantage d’être plus rapide que la méthode quantique tout en ayant des résultats quasi-identiques. La troisième est la méthode hybride qui consiste à traiter les noyaux classiquement et les électrons par le formalisme quantique. Cette méthode est la seule des méthodes approchées qui permet de traiter les collisions entre dimère et atome en prenant en compte la vibration et la rotation du dimère. Lors de collisions dimère – atome, en plus des collisions non réactives, une fragmentation du dimère peut avoir lieu et donc la section efficace de dissociation du dimère, apparaissant à partir d’un seuil d’énergie, a été prise en compte dans les calculs Monte Carlo. Les coefficients de transport (mobilité et diffusion) ainsi que les constantes de réaction des ions dans leurs gaz parents sont calculés à partir des sections efficaces avec un code Monte-Carlo optimisé. Les mobilités ainsi calculées sont comparées aux mesures expérimentales disponibles dans la littérature. Dans le cas des dimères Kr2+ et Xe2+, pris à l’état fondamental, la rotation et la vibration de la molécule sont prises en compte afin d’améliorer l’accord entre les calculs et les mesures. Les mobilités ainsi calculées donnent des résultats proches des valeurs expérimentales, nous permettant ainsi de valider la méthode utilisée pour le calcul des coefficients de diffusion et constantes de dissociation non disponibles dans la littérature et indispensables au modèle cinétique hydrodynamique.