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Soutenance de thèse de Tristan GOURIOU

par Isabelle Clarysse - publié le

Tristan GOURIOU soutiendra publiquement ses travaux de thèse intitulés :

"Etude de l’impulsion électromagnétique et du plasma issus de la décharge de matériaux diélectriques soumis à une irradiation d’électrons", dirigés par Monsieur Mohammed YOUSFI et Monsieur Olivier EICHWALD.

La soutenance se déroulera vendredi 25 octobre 2019 à 10h, site UPS.

Jury :
Nelly BONIFACI, Chargée de recherche au CNRS, GE2lab, Grenoble, Rapporteur
Ahmed RHALLABI, Professeur à l’Université de Nantes, IMN, Nantes, Rapporteur
Michael KIRKPATRICK, Professeur assistant à CentraleSupélec, Gif-sur-Yvette,Examinateur
Mohammed YOUSFI, Directeur de recherche au CNRS, LAPLACE, Toulouse, Directeur de thèse
Olivier EICHWALD, Professeur à l’université Toulouse 3, LAPLACE, Toulouse, Directeur de thèse
Maxime RIBIERE, Ingénieur Chercheur au CEA/DAM, Gramat, Directeur de thèse
Jean-Charles Matéo-Vélez, Ingénieur Chercheur à l’ONERA, Toulouse, Invité
Olivier Cessenat, Ingénieur Chercheur au CEA/DAM, Le Barp, Invité
Damien Aubert, Ingénieur Chercheur au CEA/DAM, Gramat, Invité

Résumé :
Dans l’espace, les matériaux diélectriques constitutifs des satellites sont susceptibles d’être exposé à des flux énergétiques de particules générés dans l’environnement terrestre à partir des rayonnements solaire et cosmique. Une des conséquences de cette exposition est l’apparition de décharges électrostatiques (ESD) qui naissent lorsque des électrons énergétiques pénètrent en profondeur dans des matériaux de faibles conductivités comme les polymères. Ces particules piégées sont responsables d’une élévation importante du champ électrique interne pouvant conduire à une rupture diélectrique du matériau suivi d’une évacuation des charges et de la formation d’un plasma qui s’étend dans le vide. L’impulsion électromagnétique intense qui en découle peut se coupler aux éléments d’interconnexion (pistes de circuit imprimé ou liaison filaire) et propager des signaux qui représentent une menace sérieuse pour l’ensemble du satellite.
L’objectif de cette thèse est de mieux comprendre ces phénomènes de ruptures et de caractériser le plasma et l’impulsion électromagnétique générée. Les travaux de recherche comportent une partie expérimentale où les décharges sont reproduites au moyen d’un accélérateur linéaire d’électrons de 6 MeV irradiant différents polymères (polyéthylène, polytétrafluoroéthylène et polyméthacrylate de méthyle) dans une cavité sous vide. Les courants électriques induits et les champs électromagnétiques rayonnés sont quantifiés respectivement au moyen d’une pince de courant et de sondes de champs couvrant une bande spectrale allant jusqu’à 6 GHz. Les caractéristiques du plasma sont étudiées par absorption d’un signal radiofréquence injecté dans la cavité par un générateur de bruit blanc. Il a notamment été montré que la durée de vie du plasma s’étend jusqu’à la dizaine de microsecondes alors que les phénomènes électriques et électromagnétiques ne durent que quelques centaines de nanosecondes.
Les résultats expérimentaux obtenus ont été confrontés aux résultats issus du code 3D de résolution des équations de Maxwell (code Sophie) développé au CEA. Les mesures du champ électromagnétique rayonné dans la cavité ont pu être restituées en injectant des profils spatio-temporels de densité de courant modélisant la rupture diélectrique du matériau. Le temps de montée de la décharge a pu être quantifié à une centaine de picosecondes. Les mesures d’absorption des signaux radiofréquences ont pu être restituées en modélisant l’expansion du plasma dans la cavité à l’aide de coquilles concentriques de conductivité variable. La vitesse d’expansion du plasma dans le vide a pu être établie à 10^5 m/s et la conductivité sur les premiers millimètres de l’expansion de l’ordre de la dizaine de S/m. Enfin, un modèle collisionnel-radiatif et un modèle simplifié de l’évolution spatio-temporel du plasma ont permis de faire le lien entre la densité de courant, la conductivité du plasma injectés dans le code Sophie et la densité et température du plasma.