Effet capacitif d’une lampe à xénon

Abstract

Les lampes à plasma sont l’une des sources UV les plus prometteuses. Les pho tons ultraviolets qu’elles émettent couvrent une large bande à cause des mélanges de gaz utilisés. Le principe des lampes à plasma est que lorsque l’on applique une tension entre les électrodes, les particules chargées se déplacent sous l’effet du champ électrique. Lors de leur déplacement ces particules vont entrer en collisions avec les atomes de gaz présents. L’excitation est la réaction qui cause l’émission UV des lampes ; lorsque l’atome excité retourne à son état fondamental, il émet un photon UV. Chaque gaz est caractérisé par une longueur d’onde. C’est la raison pour laquelle les applications des lampes sont multiples ;industriels, chimique, médicales, environnementales, et dans l’éclairage. Différents gaz sont donc utilisés : le xénon, le krypton, l’hélium,… Le travail présenté dans ce mémoire est une étude d’une lampe remplie avec un mélange de 50% de xénon et 50% de Ne et alimentée avec une tension de 4.5KV. Un modèle particulaire unidimensionnel a été utilisé. Les résultats des calculs nous ont permis de voir l’effet capacitif de la décharge à barrières diélectrique à travers les tensions et les charges stockées sur les diélectriques. L’influence de la capacité des diélectriques a été donc étudiée. Lorsque la capacité augmente 2 2 d’une valeur de 2.6 pF/m à une valeur de 8 pF/m , le plasma se forme plus rapidement, la décharge est plus importante; le maximum de courant augmente. Elle est également courte ; la largeur de l’impulsion de courant diminue à midi-hauteur et 10% du pic de courant. Les diélectriques se comportent comme des condensateurs. La tension et les charges stockées sur les diélectriques augmentent lorsque leur capacité augmente. Nous avons également étudié l’effet de la capacité sur le bilan énergétique. Les collisions des électrons avec les atomes de xénon sont les plus dominantes. La perte des électrons sur les parois semble un paramètre important dans cette étude ; l’objectif étant de réduire ces pertes. Nous avons constaté que, pour les conditions utilisées, une capacité de 2 4.8pF/m permet aux électrons, beaucoup plus énergétiques que les ions, d’utiliser la majeure partie de l’énergie déposée dans la décharge (plus que 90%). Cette énergie est utilisée efficacement dans l’excitation des atomes de xénon (67%).