Plasmas froids magnétisés

Les plasmas froids magnétisés sont une composante particulière de la communauté des plasmas froids et lasers située à l’interface entre les plasmas froids hors-équilibres basses pressions et les plasmas définis comme chauds et naturels. Leur originalité vient du fait que dans les objets d’étude les électrons sont magnétisés mais leurs densités restent faibles rendant négligeable le champ magnétique induit issu de la circulation des courants. Le rôle du champ magnétique est de pouvoir générer un plasma dans une décharge basse pression en augmentant le temps de résidence des électrons et en limitant leur perte aux parois. Les ions, de leur côté, sont peu ou pas magnétisés. D’autre part, contrairement aux plasmas chauds et naturels, ces plasmas sont généralement confinés dans des enceintes de tailles réduites, le degré d’ionisation défini comme le rapport densité de plasma sur densité de neutres reste très inférieur à 1, et les collisions électron-neutre dominent les collisions coulombiennes entre particules chargées.

La plupart de ces plasmas magnétisés sont destinés à la production d’ions, essentiellement positifs, pour des applications liées à la propulsion électrique des satellites, aux procédés magnétron et résonance cyclotronique électronique pour le traitement de surface, à la mesure de la pression (jauges), à la génération d’ions multichargés pour les accélérateurs de particules, et à la séparation massique. La production d’ions négatifs couvre un champ plus restreint avec essentiellement les systèmes de chauffage des plasmas de fusion de ITER et DEMO, ions H/D accélérés puis neutralisés, les sources pour les accélérateurs de particules et la production de neutrons. Enfin, rentrent également dans cette thématique, les machines linéaires magnétisées dont le but est de comprendre l’effet du champ magnétique sur le transport des particules chargées. La caractéristique commune de ces plasmas est l’apparition lorsque la dérive électronique est fermée de structures cohérentes à des échelles spatiales et temporelles variables et uniques dans notre communauté. C’est la raison pour laquelle ce thème a été identifié en tant que tel. La compréhension des mécanismes régissant l’établissement de ces structures et ces conséquences sur le fonctionnement et en particulier les limitations en termes de production et d’extraction de courants de ces sources revêtent un enjeu extrêmement important au niveau industriel quand il s’agit de proposer des changements d’échelle, d’augmenter la durée de vie des dispositifs et d’optimiser les procédés. Ce sont les réponses à ces questions fondamentales qui intéressent la communauté plasmas froids et lasers.

Contacts

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Stéphane Béchu

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LPSC, Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie, UMR5821, CNRS/Université Grenoble Alpes
53, Avenue des Martyrs
38026 Grenoble Cedex – France
e-mail: bechu@lpsc.in2p3.fr

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Gwénaël Fubiani

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LAPLACE, Laboratoire Plasma et Conversion d’Énergie, UMR5213 CNRS/Université Toulouse 3 Paul Sabatier/INP Toulouse
118 route de Narbonne
31062 Toulouse Cedex 9, France
email : gwenael.fubiani@laplace.univ-tlse.fr

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Laurent Garrigues

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LAPLACE, Laboratoire Plasma et Conversion d’Énergie, UMR5213 CNRS/Université Toulouse 3 Paul Sabatier/INP Toulouse
118 route de Narbonne
31062 Toulouse Cedex 9, France
email : laurent.garrigues@laplace.univ-tlse.fr