Décharges à barrière diélectrique dans l'hélium et le néon à la pression atmosphérique

Les décharges à barrière diélectrique (DBD) à la pression atmosphérique font partie des plasmas hors-équilibre thermodynamique. Elles peuvent être opérées en mode « filamentaire » ainsi que Townsend. Une des spécificités de cette décharge est qu'une électrode (ou les deux) est recouverte par un matériau diélectrique. Généralement, une DBD à la pression atmosphérique est une décharge filamentaire, mais en 1968 Bartnikas a rapporté l'existence d'une décharge luminescente uniforme dans He, maintenant dite « Atmospheric Pressure Glow Discharge (APGD)», c'est-à-dire «décharge luminescente à la pression atmosphérique », caractérisée par une seule impulsion de courant par demi-cycle de la tension alternative appliquée. Postérieurement, plusieurs chercheurs ont rapporté des décharges homogènes à la pression atmosphérique dans d'autres gaz ou mélanges gazeux. La majorité des études ont été faites dans He puisqu'il représente un milieu gazeux inerte, c'est-à-dire essentiellement sans réactivité chimique et sans problèmes de décomposition, donc un gaz qui peut être relativement facilement étudié et modélisé, au moins en première approximation. Parmi les caractéristiques essentielles du plasma, la température du gaz est évidemment un paramètre très important à contrôler. Par exemple, pour le traitement ou modification de matériaux par plasma, une température trop élevée peut causer des dommages substantiels, particulièrement aux matériaux thermosensibles comme les polymères. Les objectifs de cette recherche sont : 1) déterminer la température du gaz dans une APGD d'un gaz rare (He et Ne), en utilisant la spectroscopie d'émission optique (OES), qui a l'avantage d'être une technique de diagnostique non perturbatrice. Ceci a été accompli en utilisant le spectre rotationnel provenant du « First Negative System » (FNS) N2+(B2Σu+,ν′=0→X2Σg+,ν′′=0) qui a l'avantage de pouvoir être résolu même avec un spectrographe de résolution moyenne. La température rotationnelle, Trot, peut alors être estimée simplement à partir d'un graphique de Boltzmann ; 2) étudier les effets thermiques liés au transfert de chaleur dans ces deux gaz rares, He et Ne ; 3) Finalement, étudier l'évolution spatio-temporelle de l'émission lumineuse provenant des espèces excitées dans les décharges de He et Ne, en utilisant une caméra numérique ultra-rapide. La décharge APGD faisant l'objet du présent travail, est créée entre une électrode plane recouverte d'une mince (1 mm d'épaisseur) lame diélectrique circulaire d'alumine (Al2O3), reliée