Mesures de la température dans un plasma en courant continu

Abstract

Ce travail s'inscrit dans le cadre d'une recherche appliquée sur les possibilités d'utilisation des plasmas. L'objet des recherches effectuées est la détermination rapide et précise des profils de température du plasma. La torche à plasma utilisée fonctionnait sous un courant de 300 ampères pour une différence de potentiel de 25 volts entre les électrodes et un débit de 23,6 litres d'argon à la minute. La buse présente un diamètre de 7 mm. Des profils d'intensité du plasma ont été mesurés pour plusieurs raies spectrales de l'argon neutre et sous plusieurs angles afin de déterminer sa forme exacte. Les profils ainsi mesurés ont été traités par la méthode de l 'intensité absolue ainsi que par les graphiques de Boltzmann. De plus, pour étendre le champ d'observation, on a mesuré une bande moléculaire de l'azote atmosphérique présent autour du plasma. À cause des dimensions du plasma (1 cm de diamètre) et des gradients de température présents, on a dû recourir à une technique mathématique appelée "inversion d’Abel" qui, en supposant une symétrie cylindrique permet de calculer les émissivités locales à partir des profils d'intensité mesurés. Cependant, on a observé des profils présentant une asymétrie assez prononcée. Vue l'importance de cette inversion sur l'obtention des caractéristiques physiques du plasma, notre travail a été surtout orienté vers l'amélioration de cette technique afin d'y incorporer un traitement de l’asymétrie et généraliser son usage à des plasmas de section elliptique présentant de légères asymétries. On est ainsi parvenus à déterminer le champ de température du plasma avec une bonne précision: on a obtenu 10400 K au centre avec des déviations de moins de 100 K pour des profils mesurés sous différents angles. Ces profils s'étendent jusqu’à 4 mm du centre du plasma. La technique des graphiques de Boltzmann quant à elle s'est avérée inutilisable à cause de sa trop grande sensibilité face aux fluctuations du plasma. De plus, la bande moléculaire mesurée à 3 mm du centre a donné une température de 2250 K contre 7000 K avec l'intensité absolue de la raie 4300,10 de l’argon. On discute des causes possibles de cet écart.