Modélisation et simulation numérique de la génération de plasma ...

2.2. Généralités sur les gaz ionisés et plasmasProcessus Nom Effet macroscopiqueGaz monoatomiquese, A→ e, A Collision élastique électron-atome Mobilité électroniquee, A→ e, A ∗ Excitation par collision électronique Production de métastablese, A→ e, e, A + ionisation par collision électronique Multiplication des électronse, A ∗ → e, A Désexcitation (quenching) Destruction des métastablese, A ∗ → e, e, A + Ionisation en deux étapes Multiplication des électronse, A + → e, A + Interaction coulombienne Diffusion ambipolairee, e, A + → e, A Recombinaison à trois corps e-e-i Plasmas fortement ionisése, A + → hν, A ∗ recombinaison radiative Plasmas fortement ionisése, A + 2 → e, A+ 2 Interaction coulombienne Diffusion ambipolairee, A + 2 → A∗ , A Recombinaison dissociative Plasmas faiblement ionisése, e, A + → e, A ∗ Recombinaison à trois corps e-e-i Plasmas fortement ionisésA, A→ A, A Collision élastique atome-atome Transport dans les gaz neutresA ∗ , A→ A ∗ , A Collision élastique atome-métastable Diffusion des métastablesA ∗ , B→ e, A, B + Réaction Penning Ionisation dans les mélangesA + , A→ A + , A Collision élastique atome-ion Mobilité ioniqueA + , A→ A, A + Échange de charge résonnant Mobilité ioniqueA + , A, A→ A + 2 , A Association ionique Production d’ions moléculairesA ∗ , A ∗ → e, A + , A Réaction Penning croisée Destruction des métastablesA ∗ , A→ e, A + 2 Ionisation associative Formation d’ions moléculairesProcessus supplémentaires dans un gaz diatomiquee, A 2 → e, A V 2 Excitation vibrationnelle "Température de vibration"e, A 2 → e, A, A Dissociation par choc électronique Production d’atomese, A 2 → e, e, A + , A Ionisation dissociative Production d’ions atomiquesProcessus supplémentaires dans un gaz électronégatif (par exemple O 2)e, A 2 → A − , A Attachement dissociatif Production de A −e, A 2, A 2 → A − 2 , A2 Attachement à trois corps Production de A− 2e, A − → e, e, A Détachement par choc électronique Destruction de A −A − 2 , A+ 2 → A2, A2 Recombinaison ion-ion Destruction de A− 2Tableau 2.1 – Réactions dans les plasmasdérivent également du fait de leur gradient de densité, par le biais d’une vitesse de diffusion quis’écrit pour les électrons :U e = − D eN e∇N eLes interactions coulombiennes entre les électrons et les ions positifs participent égalementaux bilans de force. Lorsque les ions et électrons s’éloignent, une force de rappel tend à lesrapprocher les uns des autres. Il s’ensuit un mouvement de diffusion global des ions positifs etélectrons que l’on appelle diffusion ambipolaire et qui se caractérise par un coefficient D a quisuit la relation :D a = µ eD i + µ i D eµ e + µ iavec µ i la mobilité et D i le coefficient de diffusion des ions.23