La présence de poussières dans les plasmas est observée dans divers environnements tels que le milieu interstellaire, dans les réacteurs de fusion ainsi que dans les plasmas de procédés industriels. Les processus menant à leur formation ainsi que les mécanismes entrainant leur transport sont étudiés de façon intensive depuis maintenant trois décennies. Nos travaux ont pour objectif de mettre en lumière les mécanismes liés au chauffage et au transport de poussières dans une décharge à résonance cyclotronique répartie. En générant un plasma d’acétylène nous assistons à l’apparition de particules incandescentes d’ordinaire observées dans les réacteurs de fusion. Afin de mener à bien cette étude différents diagnostics ont été utilisés. Nous avons étudié les mécanismes responsables du chauffage de ces poussières ainsi que son influence sur leur charge électrique. Pour ce faire, nous avons couplé des mesures expérimentales faites à l’aide d’une sonde de Langmuir et un modèle couplant les bilans des courants et de flux de chaleur. Nous avons suivi les poussières en utilisant leur incandescence pour les filmer par imagerie rapide. L’algorithme TRACE a permis de reconstruire les trajectoires de poussières pour remonter ensuite à l’accélération moyenne et donc à l’image des forces s’exerçant sur ces dernières. La complexité du plasma d’acétylène, nous on conduit à étudier le transport d’un plasma d’argon. Pour cela, une sonde de Langmuir a été utilisée pour déterminer les paramètres du plasma : densité, température électronique et champ électrique. Deux autres sondes électrostatiques ont été développées : une sonde de Mach et une sonde de flux aux parois. La première permet de mettre en avant les dérives ioniques engendrées par le champ magnétique, la seconde permet la caractérisation des flux électronique et ioniques sur les parois du réacteur. Enfin de la microscopie électronique à balayage a permis de caractériser les poussières, taille, forme, etc. |
Dusty plasma are observed in various environment such as interstellar medium, fusion reactors and in plasma processes. The mechanisms leading to their formation and transport are studied intensively for three decades. The aim of this work is to explain the processes leading to the heating and transport of dust particles in a linear distributed electronic cyclotronic resonance discharge. Generating an acetylene plasma we assist to the formation of incandescent dust particles usually observed in fusion devices. We use different diagnostic to complete this study. The heating and charging mechanisms is studied coupling Langmuir probe measurements and a numerical model that couples current and heat balance equation. Dust particles are tracked using their incandescence with high speed camera. The algorithm TRACE allows to track dust particles and reconstruct their trajectories and obtain the mean acceleration of each particle, hence the image of the force acting on them. The complexity of the acetylene plasma led us to study the transport in argon plasma. We determine the argon plasma parameters with a Langmuir Probe: plasma density, electronic temperature, electric field. Two other probes were developed: a Mach probe and a wall current probe. The first one allows to detect the ionic drift caused by the presence of the magnetic field. The second allows to characterize the electronic and ionic fluxes that leak toward the walls. Finally sweep electronic microscopy allows to characterize the size and shape of dust particles. |