Nos tutelles

CNRS UPS Enseeiht

Rechercher



Groupes de recherche


Accueil > Actualités

Soutenance de thèse de Loïc DUBOIS

par Isabelle Clarysse - publié le

Loïc DUBOIS soutiendra publiquement ses travaux de thèse intitulés
« Etudes expérimentales du concept de propulseur de Hall double-étage »

Elle aura lieu le mercredi 21 novembre à 14h en Salle des Colloques (Bât. 3R2 - site UPS).

Le jury sera composé comme suit :

M. Khaled HASSOUNI, Professeur d’Université, LSPM (Université Paris 13), Rapporteur

M. Ivo FURNO, Professeur, EPFL, Swiss Plasma Center, Rapporteur

M. Stéphane MAZOUFFRE, Directeur de Recherche, CNRS, ICARE (Université d’Orléans), Examinateur

Mme. Titaina GIBERT, Maître de Conférences, GREMI (Université d’Orléans), Examinateur

M. Freddy GABORIAU, Maître de Conférences, LAPLACE (Université Paul Sabatier de Toulouse), Directeur de thèse

M. Laurent LIARD, Maître de Conférences, LAPLACE (Université Paul Sabatier de Toulouse), Co-directeur de thèse

Résumé :

Dans un propulseur à courant de Hall, la création des ions et leur accélération sont régis par le même phénomène physique. L’idée du propulseur de Hall double étage (DSHT) est de découpler l’ionisation du gaz (poussée) et l’accélération des ions (ISP), de sorte à rendre le système davantage versatile. Les travaux menés durant cette thèse visent à démontrer, grâce à des essais expérimentaux, la pertinence et la faisabilité d’un tel concept.

Une étude bibliographique sur les différentes tentatives infructueuses de réaliser un DSHT a mis en exergue trois éléments de conclusion. La source d’ions doit assurer une densité de plasma supérieure à 1012 cm-3, être proche de la région d’extraction et les pertes d’ions aux parois doivent être minimisées. Il reste néanmoins à démontrer s’il est possible d’extraire efficacement des ions à travers une barrière magnétique et dans quelles conditions (gaz, débit, tension) le concept de DSHT est pertinent.

Un prototype de DSHT, baptisé ID-HALL a été conçu et assemblé. Il est constitué d’une source inductive magnétisée insérée dans un tube en céramique et d’un étage d’accélération identique à une barrière magnétique de propulseur simple étage. Le circuit magnétique, constitué de couronnes d’aimants et de pièces ferromagnétiques, a été dimensionné selon les conclusions issues de l’étude bibliographique. La source inductive a été optimisée de sorte à réduire le couplage capacitif et à maximiser l’efficacité du transfert de puissance grâce à l’ajout de pièces en ferrites et à la diminution de la fréquence RF d’excitation.

Un travail sur les diagnostics a été mené en vue de la caractérisation de la source inductive. Une sonde capacitive a été construite pour mesurer les oscillations RF du potentiel plasma. Des sondes électrostatiques permettant de déterminer entre autres la densité et la température électronique du plasma ont été développées. Une étude particulière a été menée sur les méthodes d’exploitation des données adaptées à l’environnement magnétisé de la décharge.

Une source d’ionisation préliminaire, à aimant central, a été construite et caractérisée en pression (1 ; 10 mTorr), en puissance (75 ; 200 W) et pour différentes intensités de champ magnétique, de sorte à mieux appréhender la physique particulière de cette décharge. La source inductive du propulseur a ensuite été caractérisée indépendamment du propulseur en argon et xénon pour différente pressions. Le dispositif expérimental a permis notamment de tracer une cartographie 2D de la densité et température.

Un modèle 2D hybride, développé au laboratoire, a été adapté à la configuration du propulseur ID-HALL. Des premières simulations ont été effectuées en mode simple ou double étage. Elles mettent évidence un fonctionnement versatile du moteur pour des tensions inférieures à 150 V, c’est-à-dire adaptées à des gaz légers comme l’argon. En parallèle, des mesures expérimentales préliminaires (caractéristique courant-tension, mesures par sonde RPA) ont été menées. A terme, on visera à démontrer que la densité de courant et l’énergie des ions peuvent être, dans certaines conditions, significativement découplées.