Analyse et comportements des particules créées dans un plasma radiofréquence basse pression en mélange méthane/azote

Ce travail de thèse porte sur la synthèse et la caractérisation de poudres dans les plasmas radiofréquence basse pression de méthane et méthane-azote. Nous avons étudié le rôle du pourcentage d azote dans le mélange gazeux sur la formation et la structure chimique des particules carbonées. Nous avons analysé l influence du comportement des particules sur les caractéristiques électriques du plasma. Alors que l incorporation d une faible quantité d azote au sein d un plasma de méthane retarde la formation des particules sans modifier leur comportement au sein de la décharge, une plus grande incorporation d azote ([N2]>30%) favorise la création des particules, modifie leur comportement au sein de la décharge et conduit à un phénomène de multi-génération pour les plasmas les plus riches en azote ([N2]>70%). Pour un mélange gazeux particulier de 30%CH4/70%N2, nous avons aussi mis en évidence la présence d instabilités macroscopiques correspondant à un phénomène d interactions électrostatiques entre les nuages de particules en limite de gaine cathodique et anodique. Les phénomènes de multi-générations et d instabilités ont été corrélés avec les variations des caractéristiques électriques du plasma. Différentes techniques d analyses (MEB, FTIR, XPS, EDAX) sont utilisées pour mettre en évidence les modifications de la taille, de la morphologie et de la composition chimique des particules. Ces analyses nous ont permis de mettre en évidence l émergence de liaisons azotées CN (simples, doubles et triples) et NH. Pour des mélanges 10%CH4/90%N2 nous avons mesuré un rapport N/C proche de 0,5. Cette forte incorporation d azote entraîne une graphitisation de la structure des particules.ORLEANS-BU Sciences (452342104) / SudocSudocFranceF

Particle Collecting in a 13.56 MHz Radiofrequency Methane Discharge

Fig. 1: Particle trapping near the electrodes in RF methane plasma (RF = 80W, pressure 130 Pa and flow rate 5.6 sccm) put in evidence by laser light scattering: (a) under the RF electrode 200 s after the plasma is switched on, (b) above the grounded electrode 300 s after the plasma is switched on. The particle cloud form follows the electrical field lines. The authors are with the GREMI, Groupe de Recherches sur l'Energétique des Milieux Ionisés, UMR6606, CNRS/Université d'Orléans, Faculté de

Belowground carbon allocation in a temperate beech forest: new insight into carbon residence time using whole tree 13C labelling

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Nitrogen effect on the dust presence and behavior in a radio frequency CH4/N2 discharge

International audienc

Influence of the particle formation and behavior on the electrical parameters in low pressure radio-frequency CH4/N2 discharges

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Influence of the power on the particles generated in a low pressure radio-frequency nitrogen -rich methane discharge

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Luminescence properties and structure of hydrogen amorphous carbon nitrile particles obtained in CH4/N2 RF plasmas

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Photoluminescence of hydrogen amorphous carbon nitrile particles obtained in a 13.56 MHz dusty plasma

International audienceIn this article, we report the photoluminescence (PL) of small particles generated in CH4/N2 radiofrequency (13.56 MHz) discharges. The particles have been produced with various mixtures of N2 and CH4 gases. The particle PL has been analysed using fluorescence microscopy in air with an Ar+ laser at 488 nm. It appears that the photoluminescence intensity is in relation to the particle size. However, the incorporation of nitrogen modifies the peak position of the PL spectrum

Determination of the electron temperature in a low pressure dusty rf methane plasma

PosterInternational audienceThe methane decomposition in low pressure radiofrequency (13.56 MHz) leads to a growing film on the powered electrode and to a particle generation in the plasma bulk. The particles are negatively charged. During their formation, the electron energy distribution function and the electrical parameters of the discharge are modified. A small quantity of argon gas (5%) is introduced in the reactor in order to get information about the electronic state of the plasma. The aim of this study is the electron temperature determination. The plasma is analyzed by Optical Emission Spectroscopy. The electron temperature is calculated using the Corona balance model from, on one hand, the Hα, Hβ and Hγ Balmer line intensities, and on the other hand, from argon emission lines. The temporal evolutions of the electron temperatures during the particle formation obtained from hydrogen and argon intensities are compared and discussed