Soutenance de thèse de ALEBIA CHAMI

Ce travail de thèse expérimentale porte sur le transport de nanoparticules de tungstène dans un plasma de décharge magnétron à 0.3 mbar d'argon et pour un courant de décharge continue égal à 0.3 A et 0.5 A. Le plasma est crée entre une cathode de tungstène polarisée négativement et un anneau de garde en acier inoxydable à la masse, placé autour. Le but de cette étude est d'établir les forces appliquées sur une nanoparticule sphérique de rayon r = 10 nm, isolée. La configuration magnétique bidimensionnelle de la décharge a été établie en utilisant une sonde à effet Hall. Les cartographies bidimensionnelles des paramètres plasma ont été établies en utilisant une sonde de Langmuir cylindrique. Les forces qui régissent le mouvement de la nanoparticule chargée négativement au sein du plasma sont : la force de gravité, la force électrique qui agit sur la nanoparticule par l'intermédiaire du champ électrique du plasma; deux forces d'entrainement ionique, la première est due à la collection des ions positifs par la nanoparticule et la deuxième est due à leur diffusion Coulombienne; et la force de thermophorèse due au gradient de température des atomes d'argon. Cette température a été mesurée en utilisant le diagnostic de fluorescence induite par laser. Les forces appliquées ont été calculées en utilisant les paramètres plasma mesurés. Le calcul montre que la force électrique est dominée par la force d'entrainement ionique due à la diffusion Coulombienne. Cette dernière est dominée par la force de thermophorèse. Les autres forces sont négligeables et n'interviennent pas dans le bilan des forces dominé par la force de thermophorèse dirigée vers les régions les plus froides où la nanoparticule est transportée.

This experimental thesis work focuses on the transport of tungsten nanoparticles in a magnetron discharge plasma at 0.3 mbar argon for a DC current equal to 0.3 A and 0.5 A. The plasma is created between a negatively biased tungsten cathode and a stainless steel grounded guard ring, placed around. The goal of this study is to establish the forces applied to an isolated spherical nanoparticle having 10 nm radius. The two-dimensional magnetic configuration of the discharge was established using a Hall probe. The two-dimensional maps of the plasma parameters were established using a cylindrical Langmuir probe. The forces that govern the motion of the negatively charged nanoparticle within the plasma are: the gravity force, the electric force that acts on the nanoparticle via the plasma electrical field; two ion drag forces, the first one is due to the collection of positifs ions on the nanoparticle and the second one is due to their Coulomb scattering; and the thermophoresis force due to the argon atom temperature gradient. This temperature was measured using the Laser Induced Fluorescence diagnostic. The applied forces were calculated using the measured plasma parameters. This calculation shows that the electric force is dominated by the ion drag force due to the Coulomb scattering. The last force is dominated by the thermophoresis force. The other forces are negligible and do not contribute to the balance of forces dominated by the thermophoresis force directed towards the coldest regions where the nanoparticle is transported.