Nom de l'entreprise / du laboratoire: Laboratoire des Sciences des Procédés et des Matériaux

Les plasmas réactifs à pression atmosphérique sont de plus en plus utilisés dans les technologies de pointe pour les matériaux, environnement, plasma médecine, agriculture, etc. Cependant, la physique et la chimie à l’origine de ces plasmas ne sont aujourd’hui que partiellement comprises, ce qui limite les ruptures technologiques potentielles pour de nombreuses applications. Les propriétés physicochimiques des décharges à pression atmosphérique dans un environnement réactif peuvent être considérablement différentes par rapport aux plasmas basse pression, en raison d’une fréquence des collisions élevée, du caractère transitoire et des dimensions typiquement réduites des réacteurs utilisés pour générer un plasma à la pression atmosphérique (échelle cm–μm). Ainsi, pour caractériser en détail ces plasmas, des diagnostic avancés in situ et non intrusifs ayant une très bonne resolution spatiale (mm–μm) et temporelle (ns–ps) devront être développés permettant d’identifier et de quantifier les espèces réactives générées dans le plasma (espèces chargées, excitées et neutres, et en particulier les radicaux atomiques et moléculaires transitoires). De plus, l’évaluation des gradients de température, de densité électronique et du champ électrique est particulièrement importante, car ce sont des facteurs qui affectent la cinétique des particules lourdes, la nature des espèces réactives et les flux de chaleur qui seront en interaction avec les surfaces traitées par plasma. Récemment, l’étude des jets de plasma pulsés à pression atmosphérique (JPPA) ayant (au moins) une dimension micrométrique (μm-JPPA) a été utile pour l’ionisation/détection de différents analytes (explosifs, médicaments, etc.). De plus, les JPPA microondes (MW-JPPA) présentent également un intérêt pour des applications relatives au dépôt des matériaux carbonés. Cependant, leur caractérisation approfondie est nécessaire afin de mieux comprendre la cinétique des espèces réactives générées et les propriétés physiques des deux décharges ce qui nous permettra de les optimiser pour les applications correspondantes.

Le présent stage M2 propose des études fondamentales des μm-JPPA et MW-JPPA par diagnostics optiques avancés. Les études concernent l’impact des paramètres de décharge (tension, débit, fréquence, gaz, etc.) sur le comportement spatial et temporel des espèces émissives, température du gaz (TGas), densité électronique (ne), champ électrique (EField), et densité absolue des atomes réactives (H, N, O, C, etc.). Le candidat retenu aura l’opportunité de mettre en œuvre des diagnostics avancés au LSPM: (i) spectroscopie d’émission optique (SEO) avec un spectromètre haute résolution pour la détermination de et TGas, ne, EField, etc., (ii) fluorescence induite par laser à deux photons picoseconde à l’aide d’un laser ultrarapide (durée de pulse: 5 ps; énergie: 100 µJ/pulse à 206 nm) et d’une caméra ultrarapide « streak » pour étudier en profondeur la cinétique des espèces réactives générées.

Profil: Les candidat(e)s doivent avoir de compétences en physique des plasmas, SEO et/ou spectroscopie laser. Qualités du candidat(e) idéal(e): engagement à travailler de manière systématique et efficace, capacité à respecter les délais et d’analyser et interpréter des données, curiosité, autonomie, capacités. Le M2 peut être réalisé en français et/ou anglais.