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Tondu, Thomas (2005)
Languages: French
Types: Article
Subjects: Pulvérisation ionique, Contamination, TRIM, Propulsion plasmique, QCM, 620.1
La propulsion plasmique expose certaines parties de satellites au bombardement ionique par des ions Xe⁺ de quelques centaines d’eV. Il apparaît alors un risque de diminuer la durée de vie ou les performances des satellites à cause des phénomènes d’érosion ionique ou de contamination par les produits d’érosion sur certaines surfaces du satellite. Des études expérimentales et numériques ont été entreprises afin de comprendre ces phénomènes et acquérir la capacité de produire des données expérimentales fiables. L'installation expérimentale lDEFlXe nous a ainsi permis de mettre au point une technique particulièrement efficace de mesure de taux d’érosion par microbalances à quartz (QCM). Nous avons alors validé la mesure du taux d’érosion à incidence normale, ainsi que pour des incidences obliques avec des métaux (argent et cuivre). La contamination quant à elle a été étudiée par deux techniques complémentaires : la spectrométrie de masse qui étudie l’émission et la contamination sur QCM. Parallèlement aux études expérimentales, nous avons développé le code CSiPl de type Monte Carlo permettant de produire des données quantitatives sur l'érosion, et l'émission (direction et énergie). Ce code reprend les fondements de TRIM en améliorant la description des collisions à la surface. On retrouve ainsi par la simulation les résultats expérimentaux. En utilisant des mesures expérimentales et CSiPI, nous avons pu interpréter des résultats faisant intervenir des cibles plus complexes. Nous avons en particulier étudié l'influence de la rugosité de la cible sur la pulvérisation ionique ainsi que celle des ions implantés dans la cible. Plasma propulsion can induce ion bombardment by energetic Xe+ (hundreds of eV) on some external parts of satellites. This induces a risk of efficiency and lifespan reduction due to sputtering (typically on solar arrays) or contamination by sputtered materials on the satellite. For a better comprehension of these phenomena we performed experimental and simulation experiments. The final aim is to produce confident data for satellite design. IDEFIXe is a setup which allowed us to develop efficient sputtering yield measurement by Quartz Crystal Microbalances (QCM). We validated it by measuring sputtering yields for various Xe+ ions energies and incidences on Silver and copper. In an other hand contamination was studied by directive mass spectrometry and contamination on QCM. Furthermore we developed CSiPI, a Monte Carlo simulation tool for quantitative Ion Sputtering and emission calculation. This code is based on the TRIM approach of collision cascades, with an improved description of surface collisions. CSiPI reproduces experimental results in the case of metals bombardment. Using the experimental and simulation tools that we developed, we studied the case of some complicated target. Especially, we studied and highlighted the strong influence of surface roughness and ofimplanted ions on sputtering and emission.
  • No references.
  • No related research data.
  • No similar publications.

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