Modélisation d'une décharge diode en régime pulse dans l'azote : Comparaison avec les expériences

Abstract

Le travail présenté ici concerne l’étude d’une décharge diode pulsée à basse fréquence utilisée pour la nitruration du fer. Nous étudions la phase d’amorçage de la décharge par le biais de la modélisation numérique et d’une comparaison avec l’expérience. Après une présentation de la décharge diode et la description du montage expérimental utilisé, nous présentons, en premier lieu, les diverses voies de la modélisation des décharges luminescentes. Ensuite nous présentons le modèle utilisé. Il est basé sur un formalisme mixte fluide-particulaire et permet la description du système en régime d’auto-cohérence électrique dans une situation de non équilibre hydrodynamique. Il nous permet ainsi d’obtenir l’évolution spatio-temporelle, dans l’espace interélectrodes du champ électrique, ainsi que des grandeurs physiques associées aux populations de particules chargées. Parallèlement, le diagnostic du plasma a été effectué par spectroscopie optique et sondes électrostatiques. Les comparaisons faites avec les expériences mettent en évidence la nécessité de la prise en compte de l’effet de chauffage électronique au niveau de la zone cathodique. Un nouveau code hydrique macroscopique-microscopique et mixte à deux populations est utilisé dans la dernière partie du mémoire afin de tenir compte de l’effet de thermalisation des électrons rapides.