Conception d'une optique électrostatique à champ de vue hémisphérique pour l'étude des plasmas magnétosphériques, terrestre et planétaires - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2012

Design of an electrostatic optic with a hemispherical field of view for the study of magnetospheric, terrestrial and planetary plasmas.

Conception d'une optique électrostatique à champ de vue hémisphérique pour l'étude des plasmas magnétosphériques, terrestre et planétaires

Xavier Morel
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 959655

Résumé

We present the development of an innovative 3D plasma analyzer with a hemispherical field of view that covers an energy range from a few keV to 30 keV, and for which we have studied its' manufacturing process by implementing a lithographic process. After outlining our scientific motivations and the state of the art of electrostatic optics dedicated to the study of space plasmas, we present the concept behind this 3D optic. With two measuring heads, it is possible to overcome the satellites' period of rotation to have a full coverage of the arrival directions of particles. The temporal resolution of the measurements is only determined by the energy scanning speed of the instrument and its' sensitivity that is equivalent to 8 classic 2D field of view detectors. This concept is based on the independent polarization of the internal and external faces of the electrodes. This is made possible by the use of high performance plastic in the realization of the optic's electrodes. Two methods have been developed, that allow the realization of the optic at the laboratory. The first is a method of chemical electroless metallization; the second is a laser lithographic process. The combination of the two processes allows a selective metallization of the electrodes to ensure a linear decrease of potential in some areas of the optic in order to avoid breakdown voltage. Finally, the problem of the electric polarization is discussed and we show how the deep ablation of the polymer allows the polarization of the optic without deterioration of its' performances.
Nous présentons le développement d'une optique électrostatique à champ de vue hémisphérique fonctionnant dans la gamme d'énergie allant de quelques eV à 30 keV et dont nous avons étudié le principe de fabrication en mettant en place un procédé de lithographie innovant. Après avoir exposé nos motivations scientifiques et l'état de l'art des optiques électrostatiques dédiées à l'étude des plasmas spatiaux, nous présentons le concept optique à la base de cet instrument. Avec deux têtes de mesure, il est possible de s'affranchir de la période de rotation des satellites pour avoir une couverture complète des directions d'arrivée des particules. La résolution temporelle des mesures n'est plus déterminée que par la rapidité du balayage en énergie de l'instrument et par sa sensibilité qui s'avère équivalente à un ensemble de 8 détecteurs classiques à champ de vue 2D. Ce concept repose sur une polarisation indépendante des faces internes et externes des électrodes. Ceci est rendu possible par l'utilisation de plastique haute performance pour la réalisation des électrodes de l'optique. Deux procédés ont été mis en place ab initio pour permettre la fabrication de l'optique au laboratoire. Le premier est un procédé de métallisation chimique, le second un procédé de lithographie laser. Leur combinaison permet de réaliser une métallisation sélective des électrodes pour assurer une décroissance linéaire du potentiel en certaines zones de l'optique afin d'éviter les phénomènes de claquage. La question de la polarisation à haute tension de l'optique est également abordé, nous montrons comment l'ablation en profondeur du polymère permet de polariser l'optique à champ de vue 3D sans affecter ses performances.
Fichier principal
Vignette du fichier
ThA_se_Xavier_Morel_VF.pdf (5.01 Mo) Télécharger le fichier
Vignette du fichier
Poster_NASA_Washington_GSFC_2012_VF.png (2.5 Mo) Télécharger le fichier
Format : Figure, Image
Loading...

Dates et versions

tel-01062842 , version 1 (15-09-2014)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01062842 , version 1

Citer

Xavier Morel. Conception d'une optique électrostatique à champ de vue hémisphérique pour l'étude des plasmas magnétosphériques, terrestre et planétaires. Physique des plasmas [physics.plasm-ph]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2012. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01062842⟩
570 Consultations
785 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More