Note publique d'information : Des travaux récents ont montré que la Décharge de Townsend à la Pression Atmosphérique
(DTPA) est compatible avec les procédés de traitement en ligne de matériaux. Néanmoins,
les conditions d'obtention de cette décharge contrôlée par barrière diélectrique sont
encore limitées pour développer un procédé industriel, ce qui se traduit par une puissance
trop faible et donc des temps de traitement trop longs. Ainsi, l'objectif de ce travail
est d'améliorer la compréhension de la physique de la DTPA afin de définir en particulier
l'origine des différentes causes de sa déstabilisation qui limite la puissance transmise
à la décharge. Pour cela, la démarche adoptée consiste en une étude fine du couplage
entre le générateur et la décharge, par le biais d'une modélisation électrique de
type circuit de l'alimentation électrique et de la DTPA basée sur des observations
expérimentales. Le modèle électrique de la DTPA permet d'avoir une vision macroscopique
de la décharge. Nous avons pu mettre en évidence l'importance de la variation de l'émission
secondaire durant la décharge, ainsi que le rôle de l'effet mémoire d'une décharge
à la suivante et de l'élévation de la température du gaz. Nous avons ainsi mis au
point un modèle qui décrit le comportement électrique de la décharge sur toute sa
plage de fonctionnement. Le couplage de ce modèle avec celui de l'alimentation montre
qu'une cause de déstabilisation de la DTPA est liée à des oscillations dues aux éléments
parasites de l'alimentation. Ainsi, l'étude du couplage entre l'alimentation et la
décharge a permis de définir deux solutions permettant d'augmenter la puissance transmise.
La première consiste à éviter l'apparition d'oscillations en diminuant le rapport
de la capacité du diélectrique solide sur la capacité du gaz. La seconde, étudiée
uniquement en simulation, est basée sur l'utilisation d'un commutateur de courant
afin de maintenir un courant constant durant la décharge et d'accroître la durée d'allumage
de la décharge.
Note publique d'information : Recent works showed that the Atmospheric Pressure Townsend Discharge (APTD) is compatible
with online surface treatment process like polymers surface activation or thin films
deposit. Nevertheless, the conditions to get this dielectric barrier discharge are
still too limited for the development of an industrial process: the dissipated power
being too low the treatment time is too long for industrial applications. The aim
of this work is to improve the APTD physics understanding in order to determine the
origin of the different observed destabilizations which limit the power transmitted
to the discharge. The approach consists in a fine study of the coupling between the
power supply and the discharge, by means of an electrical model based on experimental
observations of both the APTD and the power supply. The electrical model of the APTD
allows to have a macroscopic view of the discharge. We have highlighted the importance
of the secondary emission variation during the discharge, as well as the memory effect
from one discharge to the following one and of the gas temperature increase. It appears
that the increase of the gas temperature is always proportional to the mean power,
even during the transients. Thus, the developed model describes the electrical behavior
of the discharge on its entire domain. The coupling of this model with the power supply
model shows that a reason of the APTD destabilization come from oscillations due to
the parasitic elements of the power supply. This understanding allowed to find two
solutions to increase the discharge power. The first consists in decreasing the ratio
between the gas capacity and the solid dielectric capacity which avoids the transition
to the arc, in order to avoid the appearance of the oscillations. The second, studied
only in simulation, is based on the use of a square-wave current inverter source in
order to maintain a constant current during the discharge and to increase the duration
of the discharge ignition.
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