Desparois, Alain (1999). Études des décharges électriques initiées à l'aide d'une impulsion laser ultra-brève. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maitrise en sciences de l'énergie et des matériaux, 88 p.
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Au cours de cette étude, nous avons démontré qu'il était possible à partir d'un plasma créé par une impulsion laser ultra-brève d'une centaine de mJ seulement, d'initier des décharges en configuration plan-plan avec un E/p externe pouvant être aussi faible que 6 kV/cm/atm, soit inférieur au champ de claquage naturel d'un facteur 4. La comparaison avec un conducteur parfait a démontré que le plasma, grâce à ses propriétés dynamiques, est plus efficace pour initier les décharges qu'un conducteur de même dimension (pour les dimensions considérées ici).
Plus important encore, la mise en place et le maillage des diagnostics électriques et optiques a permis d'obtenir une caractérisation complète de nos décharges. Les principaux mécanismes d'initiation et d'évolution des phénomènes précurseurs ont pu ainsi être identifiés.
L'élaboration de modèles analytiques simples a permis de rendre compte de la plupart des tendances observées.
Nous avons réussi à déceler les processus physiques liés à l'influence de l'énergie laser. L'augmentation de l'énergie laser contribue principalement à accroitre la température et la quantité d'électrons dans le plasma. Ces effets se reflètent sur les résultats, d'une part, par un abaissement du champ de claquage et d'autre part, par l'augmentation des délais ΔTLST et ΔTLBD. Entre autres, les effets thermiques font en sorte qu'il est possible d'initier les premiers streamers positifs avec des plasmas créés jusqu'à 450 µs avant l'application du champ électrique (pour un (E/p)crête de 12 kV/cm/atm. De plus, lorsque le plasma est créé moins de 50 µs avant l'application de l'impulsion électrique, la plupart des streamers mèneront à une décharge complète.
En ce qui concerne l'influence du champ électrique, l'amplitude et la forme (temporelle) de celui-ci sont des facteurs déterminants dans l'obtention des conditions locales propices au démarrage des premiers streamers positifs. Le premier agit principalement sur l'amplitude du champ réduit E/n, et donc sur le taux de multiplication des électrons α-η, alors que le second détermine la quantité initiale d'électrons disponibles Ne0 pour générer les avalanches électroniques. Ils jouent aussi des rôles importants dans la poursuite du développement de la décharge après la connexion du streamer à la cathode. En ce qui concerne l'amplitude du champ électrique, elle détermine, avec la conductivité du plasma, le facteur d'amplification du champ électrique à l'extrémité du plasma situé du côté de l'anode lors de la connexion des premiers streamers positifs et donc la facilité avec laquelle le plasma pourra se connecter à l'anode. Quant à la forme temporelle de l'impulsion électrique, nous avons montré que de façon analogue aux décharges par leaders sur de longs écartements, il y a un temps de montée critique pour lequel l'efficacité de déclenchement des décharges est maximum. Nous avons alors suggéré une hypothèse analogue dans laquelle il s'établit un équilibre entre la chute du potentiel à l'intérieur du canal et le taux de croissance du champ électrique.
| Type de document: | Thèse Mémoire |
|---|---|
| Directeur de mémoire/thèse: | Mercure, Hubert |
| Co-directeurs de mémoire/thèse: | Pépin, Henri |
| Informations complémentaires: | EMT-M-509 |
| Mots-clés libres: | - |
| Centre: | Centre Énergie Matériaux Télécommunications |
| Date de dépôt: | 30 juill. 2026 11:33 |
| Dernière modification: | 30 juill. 2026 11:33 |
| URI: | https://espace.inrs.ca/id/eprint/17550 |
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