La diversification des sources plasma et notamment l’évolution récente vers des milieux ionisés plus denses, caractérisés par des durées et des dimensions de plus en plus courtes, génère un besoin en diagnostic des plasmas avec des exigences croissantes en termes de résolution spatio-temporelle, de sensibilité, de sélectivité et de précision de mesures. Les plasmas étant des milieux composés de multiples espèces interagissant dans un système inhomogène et transitoire, leur caractérisation est un défi, non seulement pour des sources plasma nouvelles, mais également pour des plasmas étudiés depuis de nombreuses années. Un nombre croissant d’études sur certains plasmas froids s’adresse aux phénomènes physiques complexes peu étudiés auparavant, tels que l’auto-organisation et le développement de différentes instabilités. Du progrès sur ce front nécessite également un accès aux diagnostics performants.
Pour mesurer les densités des espèces et leurs distributions en énergie ou leurs températures, de nombreuses techniques ont été mis en oeuvre. Elles peuvent être classées en trois catégories : (i) les mesures passives, basées sur l’observation de l’émission du plasma par des techniques optiques, (ii) les mesures actives permettant de sonder les espèces du plasma par leur interaction avec un rayonnement externe ou avec une sonde émergée dans le volume du plasma, et (iii) les mesures à l’aide de capteurs intégrés dans les parois des réacteurs à plasma, comme par exemple les spectromètres de masse ou les analyseurs d’énergie. De plus, les plasmas peuvent être caractérisés en analysant la puissance injectée ou réfléchie par des mesures de courant et de tension, ou par la caractérisation du faisceau laser incident et réfléchi dans le cas des plasmas produits par laser.