Une étude expérimentale des décharges de pure O2 DC : rôle des atomes O³P et des molécules O2 fondamentales (X³∑ -g) et états métastables (a1∆ g, b1∑ +g)

Abstract

L'Oxygène est très présent dans les plasmas naturels et a été utilisé dans de nombreux processus industriels (gravure, cendrage, etc.). Même s'ils ont été étudiés depuis de nombreuses années, il est difficile de trouver dans la littérature des mesures expérimentales précises des plasmas d'oxygène. C'est pour cela que la compréhension et la modélisation de ces plasmas demeure complexe. Dans ce travail, nous avons réalisé des mesures expérimentales de la recombinaison cinétique de l'atome d'oxygène et des densités, avec une température aux murs constante, une pression de 0,3 à 10 Torr et un courant de décharge de 10 à 40 mA. La température du gaz a aussi été mesurée dans le plasma. Les densités des molécules métastables (états a,b) et leur cinétique ont aussi été étudiées dans des conditions similaires. Toutes ces expériences ont été réalisées avec une décharge DC dans un tube de borosilicate, pour faciliter la simulation. La spectroscopie VUV d'absorption, la spectroscopie d'émission, la méthode HR-TALIF et la méthode CRDS ont été utilisées comme techniques de diagnostics pour différents objectifs. Ce travail a pour but de répondre à certaines questions encore sans réponse sur les plasmas d'oxygène et de fournir une vue détaillée sur la précision des multiples diagnostics utilisés.Oxygen contributes significantly in natural plasmas and have been applied in several industries like etching, ashing etc. Even though oxygen plasma have been studied for long time, there is still a lack of some accurate experimental measurements. That is why understanding and modelling oxygen plasma system still remains difficult. In this work we did experimental studies of oxygen atom recombination kinetics and oxygen atomic densities with a constant wall temperature at 0.3-10 Torr pressure and 10-40 mA discharge direct current . The gas temperature was also measured in the plasma. The densities of metastable a, b state molecules and their kinetics has been studied in similar plasma conditions. All these experiments were done in a DC discharge contained in a borosilicate tube for the ease of modelling. VUV absorption spectroscopy, emission spectroscopy, HR-TALIF and CRDS were used as diagnostic techniques for different purposes. This work will answer some of the remaining questions and will provide a detailed view on the accuracy of the diagnostics for several measurements