Traitements de surfaces…

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La Lettre
DU CLUB TRAITEMENTS DE SURFACES
NUMÉRO
SPÉCIAL LAMPES À DÉCHARGES
Échange & Coordination Recherche-Industrie - juillet 2004 - n° 10 + 1
ÉDITORIAL
Traitements de surfaces…
pas seulement par plasmas
SOMMAIRE
1 ÉDITORIAL
3 HISTORIQUE DU
CLUB TRAITEMENTS
DE SURFACES
6 VIE DU CLUB
TRAITEMENTS
DE SURFACES
9 DOSSIER
LAMPES
À DÉCHARGES
9 Sources de lumière,
éléments constitutifs de
notre environnement,
objets économiques et
environnementaux
15 Lampes impulsionnelles
XUV et X
21 Inactivation
microbienne par
lampes flash ou
lumière pulsée
27 Réticulation de résines
sous UV ou sous
faisceau d’électrons
29 BIBLIOGRAPHIE
Publications et thèses
32 COMPOSITION DU CLUB
V
oici la 11e Lettre du Club
Ecrin qui s’appelait
jusqu’à présent PISE
pour signifier que son objet était
le traitement de surface par
plasmas et par ions (Plasma Ion
Surface Engineering). Onze
Lettres pour presque dix ans
d’existence, de nombreux sujets
abordés et beaucoup de réunions
de travail et de journées plénières.
Tout cela traduit une activité
innovante et foisonnante dans les
laboratoires
et
chez
les
équipementiers pour étendre les
applications des sources, des
réacteurs et des procédés plasmas
sur des matériaux divers et pour
des usages variés. C’est cette
histoire que nous brosse ici André
Ricard qui en a été le témoin dès
l’origine.
bureau du Club, d’abord en présence
de Jacques Martineau, puis avec
Christian Ngô qui a encouragé cette
évolution entérinée ensuite par le
Conseil d’administration d’Ecrin.
Mais pourquoi changer, alors que
depuis 2001 le Club connaissait une
nette embellie en termes de nombre
de manifestations et de nombre de
participants, comme le montre les
statistiques que nous présente
Véronique Thierry-Mieg ? Deux
raisons principalement. La première
était le sentiment diffus que le
terrain des plasmas de décharges
avait été tellement bien labouré
qu’Ecrin n’apportait plus une valeur
ajoutée significative par rapport aux
nombreux autres lieux où les
chercheurs et industriels concernés
pouvaient se rencontrer, à
l’exception cependant du thème de la
Aujourd’hui notre Club fait peau stérilisation par plasmas pour lequel
neuve en élargissant son champ Ecrin a vraiment joué un rôle
d’investigation à toute la structurant en France ces dernières
problématique des « Traitements de années. La deuxième raison était le
surfaces » sans se limiter aux constat que PISE était un des rares
procédés plasmas. Du même coup clubs Ecrin à privilégier une
nous abandonnons le joli nom de approche technologique des
PISE sans avoir encore trouvé problèmes à partir d’une discipline
d’anagramme aussi élégant à lui de physique, les plasmas, au lieu de
substituer (vos idées sont les se saisir de l’ensemble d’une
bienvenues). Ce choix a été discuté problématique industrielle permettant
au cours de quelques réunions de divers choix technologiques. Ainsi
ECRIN - 32, boulevard de Vaugirard - 75015 Paris - Tél : 01 42 79 51 00 - Fax : 01 42 79 50 99
il nous a paru qu’en mettant en avant les traitements
de surfaces sans préjuger des procédés, par voie
liquide ou gazeuse, par plasma ou électrochimie, par
projection physique ou réaction chimique, on pouvait
mieux aider le milieu industriel à faire des choix
étayés par une vraie confrontation de technologies.
À ces raisons s’ajoute le fait que nombre de procédés
traditionnels de traitements de surfaces, bien au
point et économiquement plus rentables que les
plasmas, se sentent actuellement menacés par
l’apparition ou le durcissement de réglementations
environnementales concernant les émissions de gaz
(composés organiques volatiles, gaz à effet de serre,
NOx, ozone et particules), l’usage de l’eau et de
l’énergie, les métaux lourds (Pb, Cr VI…)etc. Il
s’agit alors de réévaluer différentes options possibles
depuis le traitement des effluents sans remettre en
cause le procédé lui-même, jusqu’à la substitution du
procédé par un autre moins polluant ou plus
économe en ressources primaires. Enfin il existe une
demande de plus en plus exigeante de nouvelles
fonctionnalités de surface sur les verres et les
céramiques, les métaux, les plastiques, les tissus ou
les papiers. Nous avons donc de multiples raisons de
penser que le Club ne sera pas en panne de sujets et
pourra élargir son public. D’ores et déjà le bureau du
Club accueille de nouveaux membres non
2
« plasmiciens » et il sera sensiblement renouvelé à la
fin de l’année. Notre première manifestation publique
sera une journée plénière consacrée au nettoyage de
surface où l’on parlera de l’usage du CO 2
supercritique ou des agrosolvants, du nettoyage en
aéronautique ou en microélectronique et aussi des
biofilms… C’est ainsi, nous semble-t-il, qu’on arrive
à une réflexion stimulante en matière de transfert de
technologie pour le traitement de surface.
En attendant nous consacrons l’essentiel de cette
Lettre aux lampes UV et à leurs applications. C’est
un des sujets qui a occupé quelques unes de nos
réunions en 2002 et 2003. Georges Zissis, rapporteur
scientifique du Club et coordinateur du dossier, est
lui-même fortement engagé dans un COST européen
« Lighting for the 21st Century » et il fait le lien en
sources UV et éclairage. À la base il y a bien des
plasmas de décharges. Mais les UV émis sont
essentiellement utilisés pour traiter des surfaces,
qu’il s’agisse de photopolymérisation de résines ou de
stérilisation, sans oublier le bronzage… mais l’été
sera fini quand vous lirez cette Lettre.
Jérôme Perrin
Air Liquide
Président du Club Ecrin Traitements de surfaces
La Lettre
Traitements de surfaces - n°10 + 1 - juillet 2004
Historique du club Traitements de surfaces
Le club PISE (Plasma Ion Surface Engineering) a
pris naissance en novembre 1994, à l’initiative de
la partie française du COST européen PISE.
La présidence du club a été assurée par Jean-Louis
Dumas (Air Liquide), André Ricard (LPGP-Orsay)
étant le rapporteur scientifique.
Le club PISE est ainsi devenu la composante
française du COST qui, lui, s’est achevé fin 1997.
Il a rassemblé les laboratoires des universités
françaises, du domaine des plasmas froids
(universités de Nancy, Orléans, Orsay, Toulouse…)
et les groupes industriels intéressés par les
applications (Air Liquide, EDF, CEA, HEF…).
- Nitruration de l’aluminium (Michel Rémy).
- Durabilité de traitements de polymères (Fabienne
Poncin-Epaillard).
En dépit de la lourdeur, notamment de la lenteur
des signatures de ces contrats impliquant plusieurs
industriels, ces projets ont été plus ou moins menés
à bien.
Le Club peut s’enorgueillir du succès du contrat
DIVA, élaboré par l’atelier Nouveaux réacteurs en
1998 (Jean-Paul Terrat, HEF et Joël Danroc, CEA /
CEREM) et mis en place en 2000.
DIVA, géré par HEF (Christophe Héau), a réuni les
Le club PISE a fonctionné dès le départ avec les 4 laboratoires LPGP-Orsay, LMD-Grenoble, CPAToulouse et UMH de Mons (sous-traitant de HEF)
ateliers du COST :
- Plasmas-polymères, avec Yvan Ségui (LGE- et les industriels Nitech, FCI, CEREM, en plus de
Toulouse) jusqu’en 1997, relayé par Fabienne HEF, dans un contrat avec le ministère de
l’Industrie qui s’est terminé en 2003.
Poncin-Epaillard (CPMP-Le Mans) en 1998.
- Nouveaux réacteurs, avec Jean-Paul Terrat (HEF).
- Plasmas-métaux, céramiques et verres, avec Les activités du Club ont évolué, avec d’abord la
création de l’atelier Interactions Décharges Michel Rémy (LPMI-Nancy).
- Plasmas-particules, avec André Bouchoule Alimentations électriques (Georges Zissis, CPAT)
(GREMI-Orléans), Pierre Fauchais (LMCTS- en 2000, puis le groupe Réacteurs-Alimentations
Limoges), jusqu’en fin 1998. Ce dernier atelier (Georges Zissis et Jean-Marc Poirson, HEF) en
2002 qui a remplacé l’atelier Nouveaux Réacteurs.
n’a pas vraiment fonctionné.
Par ailleurs, un atelier Microélectronique n’a pu se Un groupe de travail sur la Stérilisation par
constituer.
plasmas froids a progressivement été mis en place
en 2001et 2002, avec Michel Sixou (faculté
Le Club a participé à l’élaboration de plateformes dentaire de Toulouse), André Ricard (CPAT) et
de technologie plasmas, en particulier à Charleville Michel Moisan (université de Montréal).
(Yvan Ségui). Il est en relation avec le CRT Enfin un groupe de travail Traitements de surfaces
Plasma-Laser d’Orléans. Son directeur, Badreddine de métaux et polymères (Thierry Belmonte, LSGSBergaya est membre du bureau du club.
Nançy, et Fabienne Poncin-Épaillard) a regroupé
les deux ateliers de même nom en 2002.
Plusieurs projets sont sortis du Club :
Les groupes de travail ont organisé des réunions
Après l’échec d’un projet CRAFT « Équipement plénières, avec pour les dernières les sujets
pour la mesure in situ de températures », issu en suivants :
1997 de l’atelier Nouveaux réacteurs, plusieurs - Traitements de surface de matériaux polymères
(Paris, 25 novembre 2003).
contrats de consortium d’industriels liés à des
universitaires ont vu le jour, à partir de 1999 :
- Pollution de l’air et technologies de traitement.
Présentation d’EOLIAN, (Orléans, 6 novembre
- Nettoyage de surfaces métalliques par plasmas
2003).
(André Ricard).
La Lettre
3
- Fiabilité des systèmes réacteurs-alimentations
électroniques (Paris, 8 juillet 2003).
- Stérilisation dans l’industrie agroalimentaire, au
technopôle Alimentec de Bourg-en-Bresse (19
septembre 2002).
- Stérilisation des instruments médicaux par
plasmas froids (Paris, 19 octobre 2001).
ECRIN vient de publier, en partenariat avec EDF,
un ouvrage sur les « Applications innovantes des
plasmas hors équilibre », édité sous la forme d’un
CD-ROM (cf. page 31).
La direction du Club a été marquée par plusieurs
ingénieurs et responsables d’Air Liquide : JeanLouis Dumas de 1994 à 2001, Jean-Michel
Plusieurs enquêtes ont été réalisées par ces ateliers Samaniego puis Jérôme Perrin, depuis 2002.
et groupes de travail. Les dernières ont porté sur la La responsabilité scientifique a été remplie par
stérilisation médicale et alimentaire, en 2001 et sur André Ricard de 1994 à 2002, puis par Georges
les décharges électriques-alimentations, en 2002.
Zissis à partir de 2003.
Le Club a publié 10 Lettres, à raison d’environ une
par an, avec l’affirmation d’un thème pour
certaines d’entre elles : Pulvérisation magnétron,
pour le n°5 de décembre 1998, Plasma cleaning
pour le n°7 de juillet 2000, DéchargesAlimentations pour le n°8 de juillet 2001 et
Stérilisation pour le n°9 de septembre 2002.
Chacune de ces Lettres contient un dossier de
publications des membres du Club, avec les thèses
soutenues, réunies par Anne-Marie Diamy (Chimie
Générale de Jussieu). Les numéros 8 à 10 sont
consultables au format PDF sur le site Web Ecrin :
http://www.ecrin.asso.fr
Les chargés de missions de l’association Ecrin ont
été Maxime Zumer de 1994 à 1999, Michel de
Saint Aubert (1999-2000) et Agnès Choplin (20002001). Cette fonction est maintenant assurée par
Véronique Thierry-Mieg depuis 2002.
À partir de 2004, le club PISE s’ouvre à d’autres
traitements de matériaux que les plasmas.
André Ricard
CPA Toulouse
Club PISE de novembre 1994 à nos jours
Type de réunions
Bureau
Plénière
Exploratoire
Nouveaux Réacteurs
Interaction Polymères
Métaux-Céramiques-Verres
Prospective applications plasma
Nettoyage des surfaces par plasma
Stérilisation
Alimentations-Réacteurs
Traitement surface Métaux/Polymères
Total réunions
4
Nombre réunions
Durée
32
5
3
9
5
5
5
2
6
4
3
79
depuis 1995
1995-2003
1994-1999
1995-1998
1995-1999
1996-1997
1998
1998-2000
depuis 2000
depuis 2001
depuis 2003
La Lettre
Nombre
participants
287
247
41
133
81
83
49
38
124
82
64
1229
Année
Nombre réunions
nov-94
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
juil-04
Total
1
8
7
8
16
5
4
5
8
12
5
79
PARTICIPANTS
DU
Nombre
participants
29
156
102
101
179
41
48
97
147
279
50
1229
CLUB PISE
300
nombre de participants
250
200
150
100
50
0
1995
1996
1997
1998
1999
année
La Lettre
2000
2001
2002
2003
5
Vie du club Traitements de surfaces
PLÉNIERES
GROUPES
Le Club a organisé à l’automne 2003 deux journées
plénières.
Le groupe de travail Traitements de surfaces de
polymères et des métaux s’est réuni le 3 décembre
pour s’informer sur les procédés de traitement par
plasma à pression atmosphérique :
- présentation d’un chalumeau à plasma à injection
interne de haute vélocité (Praxair),
- dépôts par oxydation micro-arc (MAO coating),
Ceratronic et Alliage Ingenierie, procédé Aldyne
utilisé par Coating Plasma Industrie,
- une technique simple de décharge pulsée à
pression atmosphérique utilisée par APIT,
- les avantages des techniques plasma à pression
atmosphérique comparées aux techniques de
flammage, présentés par Acxys.
DE TRAVAIL
« La pollution de l'air et les technologies de
traitement ». Plus de 80 participants ont assisté à
cette plénière organisée le 6 novembre 2003, à
Orléans, avec le club Ecrin Tano et le CRT Plasma
Laser. Différents procédés de traitement des COV
et des odeurs ont été passés en revue. Certains sont
répandus industriellement, comme l’oxydation
thermique, l’oxydation catalytique, la
condensation, l’adsorption et l’absorption. D’autres
sont des techniques plus émergentes comme la
biofiltration, les membranes polymères, les filtres
céramiques ou les plasmas froids. Eolian, plateforme européenne de développement et d’indusLe groupe de travail Stérilisation en milieu médical
trialisation de procédés innovants de traitements
s’est réuni deux fois pour entendre les problèmes et
d’effluents gazeux fut aussi présentée.
besoins des praticiens médicaux en matière de
« Traitement de surfaces polymères : du stérilisation. Plusieurs instruments sont concernés :
flammage à la pulvérisation cathodique ». Cette les outils dentaires, les instruments de dialyse, les
journée, organisée avec le club Polymères à Paris endoscopes et toute instrumentation de neurologie
le 25 novembre 2003 a permis de faire le bilan des ayant affaire aux prions.
avancées technologiques des différents procédés. La prochaine réunion, en décembre 2004 traitera de
Le flammage répond à bien des problèmes stérilisation par plasma à pression atmosphérique.
industriels étant donné sa rapidité et le faible coût
engendré. Le traitement laser reste encore une
technique marginale pour l’aspect traitement de
surface. Le canon à électrons se développe bien
Contact : Véronique Thierry-Mieg
dans le domaine de l’enduction de résines. Les
[email protected]
traitements plasma à pression atmosphérique
Tél. 01 42 79 51 01
viennent concurrencer les décharges couronne.
Enfin les traitements plasma à pression plus réduite
trouvent leur place malgré la contrainte
d’installations de pompage pour le traitement en
continu tel que celui rencontré dans l’industrie
textile.
« Du nettoyage à la stérilisation. Du MEMS à
l’avion ». Vous pouvez consulter ci-contre le
programme détaillé de cette journée organisée à
Paris le 22 octobre 2004.
6
La Lettre
Du nettoyage à la stérilisation ;
du MEMS à l’avion
Journée Ecrin Traitements de surfaces
Vendredi 22 octobre 2004
F i a p - 30 rue Cabanis - 75014 Paris
08h30
Accueil des participants
09h00-09h30
Introduction
Christian Ngô, Ecrin
Jérôme Perrin, Air Liquide
09h30-10h30
Dégraissage en mécanique ; évolution de la
réglementation
Michel Carton, René Malosse, Cetim
10h30-10h50
Pause
10h50-11h50
Préparation des surfaces des pièces en aéronautique
Pierre Michelin, Dassault Aviation
11h50-12h50
Nettoyage par l’utilisation du CO2 : glace, neige,
supercritique
Frédéric Debusschère, Air Liquide / Carboxyque
Nettoyage industriel par agrosolvants
Bernard Raymond, BR Consultant
13h00-14h30
Déjeuner
14h30-15h30
Procédés de nettoyages ultimes dans l’industrie de la
microélectronique : méthodes actuelles et prospectives
François Tardif, CEA - Minatec
15h30-16h30
Biofilms et résistance aux
anti-microbiens, antibiotiques
et biocides
Professeur Jean Freney, CHU Lyon
16h30-17h00
Discussion et conclusions
Bulletin d’inscription au dos
La Lettre
7
Bulletin d’inscription
Du nettoyage à la stérilisation ;
du MEMS à l’avion
du Club Traitements de surfaces - 22 octobre 2004
à retourner par télécopie au 01 42 79 50 99
ou par courrier à l’adresse ci-dessous
Nom : .........................................................................................................................................
Prénom : ....................................................................................................................................
Entreprise ou Organisme : .........................................................................................................
....................................................................................................................................................
Service/Laboratoire : .................................................................................................................
....................................................................................................................................................
Adresse : ....................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
Tél : .................................................................. Fax : ..............................................................
E.mail : ......................................................................................................................................
Tarifs
Adhérents Ecrin*
Non adhérents :
- Organismes publics
- Start-up
- Entreprises
Doctorants, post-doctorants
jusqu’au 01/10
après le 01/10
100 € TTC 150 € TTC 150 € TTC
150 € TTC
250 € TTC
50 € TTC
200 € TTC
200 € TTC
350 € TTC
80 € TTC
Le tarif comprend le déjeuner, la pause café et l’accès aux actes.
Je joins : un chèque un bon de commande. Je règle par un virement à l’ordre d’ECRIN d’un montant de ...................... € TTC.
Votre inscription sera définitive à réception de votre paiement. (TVA à 19,6 % - N° intracommunautaire : FR6137936465600023)
* Liste consultable sur le site web d’Ecrin : http://www.ecrin.asso.fr
Coordonnées bancaires d’Ecrin :
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Agence 30003- Guichet 03051 - Compte 00050049736 67
ECRIN - 32, BOULEVARD DE VAUGIRARD 75015 PARIS
TÉL : (33) 01 42 79 51 00 - FAX : (33) 01 42 79 50 99 - [email protected] - http://www.ecrin.asso.fr
ASSOCIATION RÉGIE PAR LA LOI DU 1ER JUILLET 1901 - N°SIREN : 379 364 656 - N°SIRET : 379 364 656 00023
Sources de lumière, éléments constitutifs de notre
environnement, objets économiques et environnementaux
Astreint aux rythmes et aux aléas des sources
naturelles de rayonnement, l'Homme s'est efforcé
de créer, tout d'abord pour assurer sa sécurité, des
sources artificielles. S'il a sans doute assez tôt
découvert le feu et donc, sans le savoir,
l'incandescence, c'est seulement à la fin du XIXe
siècle qu'il a commencé à maîtriser la production
de lumière par luminescence.
fondamentaux peuvent être retenus pour
caractériser une source de lumière par rapport au
système visuel. Les plus importants sont
certainement : la sensibilité chromatique du
système visuel et ses propriétés de perception des
sensations colorées. À ces éléments correspondent
deux impératifs et deux critères de qualité pour les
sources : l'efficacité lumineuse, qui caractérise la
La lumière est à l'origine d'une large part de nos quantité de lumière produite par Watt consommé ;
facultés mentales, il est donc naturel que nous le rendu des couleurs, c'est-à-dire la capacité de
assimilions « sources de rayonnement » et produire une lumière qui puisse être considérée
« sources de lumière ». En réalité une part des comme capable de restituer aux objets leur aspect
applications des « sources de rayonnement » se coloré ordinaire dans des conditions données
situe dans l'ultra-violet et dans l'infra-rouge. Que d'environnement.
demande-t-on à une source de lumière (donc En fonction de l'application envisagée ces deux
destinée à l'éclairage) ? Pour répondre à cette critères ne sont pas d'une égale importance. Ainsi,
question quelques connaissances sur l'environ- pour l'éclairage des routes une grande efficacité
nement visuel sont nécessaires.
sera requise mais le rendu de couleur sera
Cet environnement résulte de l'interaction de trois secondaire. À l'opposé, l'éclairage domestique
éléments : la source, l'objet et le système visuel nécessite un excellent rendu de couleurs, mais on
(récepteur). En pratique l'objectif est de détecter, se contente souvent d'une efficacité médiocre.
de définir et de situer à l'aide du système visuel, De plus en plus présentes dans nos activités, les
l'objet-événement rendu visible par la source.
lampes et l'éclairage représentent un marché
Toutefois, « voir », résulte d'une suite d'évé- considérable. Aujourd'hui, on estime à 30 milliards
nements complexes, dont seuls quelques éléments le nombre de lampes électriques qui fonctionnent
Récepteur
Réponse photopique
Réponse scotopique
Source de lumière
Puissance rayonnée
Spectre
Objet
Couleurs
Formes
Figure 1 : Environnement visuel
La Lettre
9
sur terre. L'industrie mondiale des lampes produit
chaque année plus de 10 milliards de lampes. C'est
ainsi que l'industrie japonaise qui représente
aujourd'hui 20 % du marché mondial a enregistré
durant les cinq dernières années une hausse de sa
production de 3 % à 8 % par an et une
augmentation annuelle des ventes de 9,7 % (en
moyenne sur les dix dernières années).
Les lampes contiennent des matériaux rares et
souvent toxiques (Hg, Cd, terres rares…), radioactifs
(Th) et, enfin, leurs ballasts contiennent du plomb.
Ainsi, à la fin de la vie de la lampe, ces matériaux
peuvent se déverser dans la nature. Par exemple, la
majorité des lampes, à l'exception des ampoules à
incandescence, contiennent du mercure. C'est ainsi,
qu'aux USA pour produire chaque année quelque
Du point de vue énergétique, toutes ces lampes 750 millions de nouveaux tubes fluorescents on
fonctionnent en consommant plus de 2000 TWh utilise 2,5 tonnes de mercure et dans d'autre pays
d'énergie électrique par an. Cette quantité re- comme la France on collecte par an approprésente approximativement plus du dixième de la ximativement 80 tonnes des déchets contaminés au
production globale d'électricité de notre planète. Si mercure. La nouvelleer réglementation Européenne,
janvier 1998, impose que les
dans un pays industrialisé comme la France entrée en vigueur le 1
lampes à décharge en fin de vie soient ramenées à
(11,9 %), on utilise en moyenne 10 à 15 % de la
des déchets « ultimes » devant être retraités avant
production électrique annuelle pour l'éclairage
stockage dans des décharges spéciales (classe A).
(plus de 20 % aux USA…), dans un pays en voie
de développement cette proportion augmente En outre, depuis quelques années, avec le
rapidement (i.e. 37 % pour la Tunisie, 89 % pour la développement de la technologie, les lampes sont
Tanzanie). Cet important écart est essentiellement de plus en plus alimentées par des ballasts
lié au fait que dans un pays en voie de dévelop- électroniques sophistiqués qui fonctionnent à
pement l'éclairage est une nécessité première. Mais fréquence élevée. Des lampes sans électrodes
il est également lié à l'utilisation des lampes « bon alimentées en hautes fréquences, radiofréquences
marché » (lampes à incandescence) ayant une ou même en micro-ondes, ont également fait leur
apparition sur le marché. Ces techniques ont
moindre efficacité.
contribué à l'amélioration du rendement et de la
La production de l'énergie électrique pour satisfaire
durée de vie des lampes, à la diminution du poids
les besoins en éclairage de l'Homme entraîne
et de l'encombrement des luminaires tout en offrant
inévitablement une pollution de l'environnement.
la possibilité d'une gestion centralisée de
Ainsi, on estime que chaque année quelque 1 000
l'éclairage. Une des difficultés encore mal résolues
millions de tonnes de CO 2 accompagnent cette
production d'énergie en contribuant à l'effet de est que ces systèmes engendrent des perturbations
serre. Par la même occasion, d'autres substances électromagnétiques qui peuvent se propager soit
toxiques sont également produites, le tableau par le réseau électrique soit par rayonnement et
suivant donne quelques estimations pour deux interférer avec d'autres systèmes électriques ou
types de lampes produisant la même quantité de électroniques.
lumière (en lumens).
Rejets
Lampe
atmosphériques fluorescente
(ng/lm/h)
36 W
Hg
0,64
Pb
19
Cu
26
Nox
21 700
SO2
16 300
FA M I L L E S
Lampe à
incandescence
60 W
4,45
136
185
152 000
114 000
Tableau 1
Émission des substances toxiques accompagnant
la production d'énergie nécessaire pour générer
1 lumen pendant une heure
10
DES SOURCES DE LUMIERE ET
TENDANCES ACTUELLES
La figure 2, page 11, résume les différentes
familles de sources de lumière « incohérente »
susceptibles d'être utilisées pour produire de la
lumière ou pour assurer des fonctions de
signalétique.
On y retrouve les familles de sources
traditionnelles, mais on y constate aussi l'émergence
de famille diodes électroluminescentes qui a fait
son entrée massive dans le monde de l’éclairage,
voici moins de cinq ans maintenant. Cependant
dans ce papier nous allons limiter volontairement la
discussion aux lampes à décharge.
La Lettre
Figure 2: Les différentes familles de lampes
Lampes à décharge, l'état de l'art
Bien que la lampe à décharge électrique, réalisée
pour la première fois en 1814 par Sir H. Davy et M.
Faraday, fût la première application des plasmas, il
a fallu attendre plus d'un demi-siècle avant de
connaître une réalisation commercialisable.
Figure 3
Actuellement, à lui seul, le Japon produit et
Ballast électronique
commercialise quelque 350 millions de lampes
intégré pour
CFL 13W
fluorescentes par an tandis que l'Europe et les ÉtatsUnis ensemble produisent plus d'un milliard de
diminué pour augmenter la température
tubes par an!
électronique du plasma ainsi que son efficacité.
Une lampe à décharge est constituée d'une enceinte Ainsi les tubes fluorescents de 38 mm ont cédé la
étanche et transparente (ou translucide) qui confine place aux tubes de 24 mm puis à des tubes de
le support gazeux de la décharge tout en laissant diamètres encore plus réduits. Parallèlement sont
échapper le rayonnement que l'on veut utiliser. apparues les lampes fluorescentes compactes. Dans
Cette enceinte, de forme et de dimensions très un contexte où les lampes « rétrécissaient », les
variables, contient un mélange de gaz et/ou de dimensions et le poids du ballast ferromagnétique
vapeurs métalliques, susceptibles de rayonner dans nécessaire pour stabiliser le courant de décharge (à
le domaine des longueurs d'onde désiré. La pression cause de la pente négative de la caractéristique
de l'élément actif peut être comprise entre quelques courant-tension de l'arc) interdisaient toute tentative
dizaines de pascals et quelques 106 Pa. L'excitation d'intégration. Par ailleurs, pour des raisons
du mélange est assurée soit par la circulation d'un d'économie d'énergie, le nombre des lampes
courant électrique entre deux électrodes, soit par fluorescentes allait en augmentant pour remplacer
l'injection dans l'ampoule d'un rayonnement les ampoules à incandescence ; les faux plafonds
électromagnétique haute fréquence (radio- devaient supporter des poids croissants. L'ère du
fréquences, micro-ondes…).
ballast électronique, léger et compact, intégré dans
Grâce à une meilleure compréhension des processus le culot de la lampe, était arrivée. La prise en
physiques qui régissent leur fonctionnement, les compte des phénomènes aux électrodes et des
lampes à décharge se sont considérablement interactions entre le plasma et son alimentation ont
améliorées depuis leur apparition. Le diamètre du permis le choix de fréquences et de formes d'onde
tube d'une lampe fluorescente a par exemple été visant à favoriser la production de lumière ou à en
La Lettre
11
modifier les propriétés. Il semble que, pour les
lampes fluorescentes, en augmentant la fréquence
d'alimentation, les électrodes s'usent plus lentement
et la durée de vie de la lampe augmente. Si l'on
supprime les électrodes en couplant la décharge au
circuit de l'alimentation de façon capacitive ou
inductive, les lampes peuvent s'allumer
instantanément et subir un cyclage intensif. La
couleur de la lampe peut aussi être contrôlée.
QUELS PROGRES POUR DEMAIN ?
Répondre à cette question est bien aléatoire,
essayons cependant d'avancer quelques éléments de
réponse qui nous permettrons aussi de situer les
« défis » pour le futur dans le domaine des sources
de lumière.
Le premier de ces défis consiste en l'augmentation
de l'efficacité lumineuse de la source.
L'augmentation de cette efficacité, ne fût-ce que de
quelques pour cent, constituerait un progrès
important. Des estimations diverses indiquent que,
compte tenu de l'augmentation de la demande de
l'humanité pour l'éclairage, en utilisant simplement
de façon plus raisonnée les sources existantes, nous
pourrions économiser entre 10 et 15 % de l'énergie
consommée pour l'éclairage dans les 10 années à
venir. Il faut aussi rappeler que l'augmentation de
l'efficacité entraînerait une diminution de la
pollution de l'environnement liée du fait de la
diminution de la production d'énergie nécessaire à
l'éclairage. Dans l'état actuel des choses, une
augmentation de 2 % de l'efficacité énergétique
entraînerait une diminution de 6 à 7 millions de
tonnes de la réjection du CO2 dans l'atmosphère ce
qui correspond à 1 % de la diminution prévue par
les accords de Kyoto sur l'environnement.
12
Figure 4 : Évolution de l'efficacité lumineuse
de quelques sources de lumière
Actuellement, malgré tous les progrès de la science
et de la technologie dans le domaine des lampes,
l'efficacité maximale de ces systèmes stagne, depuis
les années 70, autour de 100-110 lm/W (cf. Figure 4
ci-dessus).
La question qui se pose est alors la suivante :
l'industrie des lampes a-t-elle atteint une sorte de
« limite thermodynamique » ? Pour répondre à cette
question essayons de déterminer ce que pourrait
être une limite supérieure raisonnable pour
l'efficacité d'une lampe produisant de la lumière
blanche de bonne qualité.
En principe, pour obtenir de la lumière « blanche »,
il faut disposer d'un émetteur qui produise toutes
les longueurs d'onde du spectre visible (entre 400
et 800 nm). Un corps noir, ayant une température
de surface égale a T CN , présente un spectre
d'émission continu dont la luminance spectrique
LCN (λ;TCN ) pour une longueur d'onde λ est aussi
une fonction de la température de surface du corps
noir. Il s'agit d'une limite supérieure absolue : aucun
corps à l'équilibre ne peut émettre plus de
rayonnement qu'un corps noir. La portion du
rayonnement visible produit par un corps noir peut
alors s'écrire :
800nm
∫
LCN (λ;TCN )dλ
max
nm
400
ƒvis (TCN )= ∞
∫ LCN(λ;TCN)dλ
0
50
Fraction visible (%)
Dans le cas des lampes à haute pression, à
l'équilibre thermodynamique, le mode
d'alimentation ne peut plus influencer la fonction de
distribution, mais il affecte les termes du bilan
énergétique. En ce qui concerne le contrôle de la
couleur le résultat peut être similaire. Ainsi, une
lampe commerciale utilisant le sodium à « haute
pression » et fonctionnant sur ce principe a été
réalisée. Elle peut passer d'une température de
couleur de 2 700 K (jaune), situation correspondant
à une bonne efficacité mais à un mauvais indice de
rendu de couleur, à une valeur de 3 100 K (blanc)
avec un meilleur indice de rendu de couleurs mais
une efficacité inférieure.
40
30
20
10
0
La Lettre
2000
4000
6000
8000
Temperature de surface (K)
Figure 5 : Fraction de
lumière visible émise
entre 800 et 400 nm
par un corps noir à la
température TCN
La figure 5 montre le « poids » du spectre visible
dans l'émission totale du corps noir en fonction de
la température de surface. Nous constatons que
cette fraction ne peut en aucun cas dépasser la
moitié de la puissance rayonnée totale.
Compte des propriétés de l'œil humain, il est
cependant possible de créer l'impression d'une
lumière blanche à partir de l'émission de lumière
dans deux (jaune, bleu) ou mieux, dans trois bandes
spectrales seulement. Une bonne solution consiste à
Cependant, le « corps noir » n'est qu'un concept utiliser du bleu, du vert et du rouge. Dans ce
théorique, même s'il existait, il serait inutilisable contexte, l'efficacité lumineuse d'une lampe qui
comme source de lumière puisque, par définition, le n'émettrait que ces trois raies avec une intensité
rayonnement ne peut pas s'en échapper ! En réalité, correspondante à celle du corps noir à 3 000 K peut
un corps solide porté à l'incandescence n'est qu'un « se calculer facilement (c.f. figure 6) :
3
corps gris » et donc son efficacité pour la
⎧i=1→rouge
V(λi)PCN (λi;TCN =3000K)
production de la lumière blanche ne peut être
⎪
i=1
⎨ i=1→vert
η
=
avec
opt
qu'inférieure à celle calculée précédemment.
Pin
⎪ i=1→bleu
⎩
La quantité de lumière émise dans l'étroite bande
spectrale visible dépend de la température de l'objet
PCN (λ;TCN )dλ représente la puissance émise
et qui est elle même limitée par le point de fusion où,
λ±dλ et Pin la
de ce dernier. Dans la nature le tungstène est le dans un intervalle de longueur d'onde
puissance injectée à la lampe. Une application
métal qui présente le point de fusion le plus élevé
numérique nous montre que cette efficacité
(~3 400 °C). Il est facile à démontrer que même
maximale est égale à 300 lm/W. Cette valeur est
dans ce cas favorable, la majeure partie du
pratiquement trois fois supérieure à la meilleure
rayonnement émis par le tungstène incandescent se
efficacité que l'on sait réaliser aujourd'hui. Il nous
situe dans la partie infrarouge du spectre (λ>800
semble donc réaliste d'affirmer qu'il serait possible
nm), à cette température seulement 27 % du
d'atteindre des efficacités lumineuses de l'ordre de
rayonnement total est émis dans la région visible.
200 lm/W au moins en sacrifiant encore une
La lampe à incandescence réalisée avec un tel
puissance notable dans la conversion.
filament ne peut donc présenter une efficacité
énergétique supérieure à 12 %. Elle constitue donc
800
une source de chaleur mais une piètre lampe ! En
683 lm/W
tenant compte maintenant de la réponse de l'œil
600
humain aux différentes longueurs d'onde, V(λ)
Vphot(λ) (lm W-1)
illustrée par le graphique ci-contre (fig. 5), cette
0.3xLBB
CN (Wm nm )
valeur de 10 % correspond à une efficacité
400
maximale de 14-15 lm/W.
∑
-2
-1
200
1.0
0.8
0
400
450
500
550
600
650
700
750
V(λ)
λ (nm)
0.6
Figure 6 : Principe de calcul de l'efficacité
maximale d'une source de lumière blanche
0.4
0.2
0.0
400
450
500
550
600
650
Figure 5 : Réponses scotopique
et photopique moyenne de l'œil humain
La Lettre
700
Dans le domaine de l'éclairage, les qualités
demandées touchent de plus en plus à l'aspect
chromatique des sources, à leur durée de vie et à
leur stabilité (chromatique en particulier) ainsi qu'à
des conditions d'emploi adaptées (allumage et
rallumage instantanés, dimensions). Les clés en
sont sans doute d'une part une meilleure maîtrise de
la chimie et des mouvements de fluides dans la
source, d'autre part l'électronique (mode
13
d'alimentation) et son adaptation à la lampe
(électrodes ou couplage) et à la mise en régime.
Enfin une meilleure modélisation de l'interaction
réseau-source et du vieillissement des lampes
pourrait très vraisemblablement diminuer le coût de
la gestion (maintenance en particulier) des réseaux
urbains d'éclairage.
La réalisation de ces objectifs ne sera pas atteinte en
se basant uniquement sur la physique de la seule
lampe, isolée de son environnement et de son
application. L'enjeu consistera surtout à comprendre
et à modéliser de façon détaillée un « système »
complexe afin de pouvoir l'optimiser en fonction de
son application. La figure 7 illustre le « système » à
Augmenter la durée de vie de la lampe, améliorer étudier et énumère quelques-unes des disciplines
son rendu de couleur, miniaturiser la source et le nécessaires à sa compréhension.
système, supprimer le mercure et autres éléments
toxiques sans perte d'efficacité, obtenir une mise en
régime instantanée… voilà des objectifs
Georges Zissis
intéressants pour le futur.
CPA Toulouse
Energetique
Architecture...
Environnement
Recepteur
hν
Source
de puissance
Réseau
Génie électrique
Electronique...
Physique de plasmas
Chimie
Materiaux...
Physiologie
Ergonomie
Psychologie...
Figure 7 : La lampe est un élément d'un système complexe
14
La Lettre
Lampes impulsionnelles XUV et X
INTRODUCTION
consacrée à la présentation de dispositifs mis en
œuvre dans le cadre des recherches dédiées à la
Nous présentons ici de façon non exhaustive un
production de rayonnement dit XUV ou X mous,
panorama de dispositifs à base de décharges
gamme spectrale comprise entre 1 et 50 nm. Les
électriques capables de fournir des flux importants
sources de rayonnement plus énergétiques, gamme
de photons énergétiques dans le domaine XUV-X.
de 1 à 500 keV dit X ou X durs, sont abordées dans
Cet article est dédié aux sources compactes,
la deuxième partie.
permettant d’envisager des expériences in situ sur
des enceintes expérimentales de laboratoire ou
dans un contexte industriel. Le principe et les L A M P E S I M P U L S I O N N E L L E S D U D O M A I N E
phénomènes physiques mis en jeu pour la XUV (1-50 NM )
production des photons par les différentes sources Les recherches récentes dans ce domaine ont
décrites, sont généralement connus et ont fait connues deux grandes évolutions. La première est
l’objet de nombreux travaux tant expérimentaux liée aux résultats obtenus en 1994 par l’équipe de
que de modélisation. Cependant, de nombreuses J.J. Rocca qui rapporte une amplification
équipes ont été conduites à concevoir de nouveaux d’émission stimulée de rayonnement XUV dans
dispositifs basés sur ces développements antérieurs des plasmas produits par décharges électriques de
mais compatibles avec une utilisation conviviale type capillaire. Ces travaux ont constitué une petite
pour une ou des applications précises possédant révolution puisque la production de ce
leurs propres contraintes. Ainsi dans la plupart des rayonnement était jusqu’alors uniquement possible
cas, il s’est agi de proposer des sources fiables, à par l’emploi de chaînes lasers de forte puissance.
longue durée de vie et offrant une efficacité De nombreuses équipes ont depuis consacré leurs
énergétique satisfaisante. Ce papier est restreint efforts à l’étude de plasma créés par décharge
aux sources dites « impulsionnelles » c'est-à-dire capillaire pour la production de rayonnement
délivrant des impulsions dans le domaine temporel cohérent ou incohérent dans le domaine XUV.
nanoseconde. L’utilisation de décharges électriques
pour la production de plasmas radiatifs de La seconde évolution importante, à la fin des
différentes natures se traduit entre autres par le fait années 1990, concerne le domaine de la
que les impulsions les plus courtes ont des largeurs microélectronique. Afin de poursuivre la
temporelles typiques d’environ une nanoseconde. miniaturisation des circuits, les industriels du
Cette barrière de la nanoseconde en dessous de secteur choisissent de développer la nouvelle
laquelle de nombreux phénomènes physiques et génération de lithographie dite Extrême UV (EUV)
chimiques doivent être appréhendés apparaît pour à la longueur d’onde de travail de 13,5 ± 0,3 nm.
l’instant infranchissable aux techniques à base de Deux grandes classes de sources sont envisagées :
décharges électriques seules. Nous verrons que les les sources électriques et les sources lasers. Dans le
sources impulsionnelles créées par décharge cadre de la lithographie EUV, les dispositifs «
électrique semblent néanmoins promises à de retenus » s’assimilent à de véritables lampes
nombreuses réalisations industrielles mais ouvrent capables de fournir des puissances de plusieurs
également des perspectives d’expériences de dizaines de Watt à 13,5 nm. Bien que dédiées à la
laboratoire à échelle humaine, nécessitant l’analyse lithographie EUV, les sources étudiées peuvent
de nombreux paramètres, donc requérant l’emploi également délivrer des photons sur l’ensemble de
de sources compactes et simples à mettre en la gamme XUV par l’emploi de différents gaz ou
oeuvre. La première partie de ce papier est composés. Les paragraphes suivants décrivent en
La Lettre
15
bref des sources de type « pinch » exploitant
différentes configurations de réacteur, de système
de préionisation et de formes d’impulsions
électriques. Le défi consiste à produire à un taux de
récurrence élevé (domaine kHz), un plasma chaud
(quelques dizaines d’eV), de faible volume
(quelques mm3) et si possible éloigné de toutes
parois.
Star pinch, PLEX LLC (US) [1]
Le réacteur est constitué d’une chambre de
géométrie sphérique d’un rayon de quelques
centimètres maintenue à une pression de xénon
d’environ 20mTorr. La décharge du star pinch se
décompose en trois phases principales : la
préionisation est assurée par un ensemble (jusqu’à
24) de décharges de type pseudo-spark (anode et
cathode creuse, ~2-20 kV) réparties sur la
périphérie du réacteur et dont les axes pointent en
direction du centre du dispositif. Des faisceaux
d’ions xénon sont ainsi produits et guidés vers le
centre du réacteur. Les chocs collisionnels
permettent la neutralisation des ions dans la zone
de cœur du réacteur et conduisent à la création des
chemins faiblement ionisés le long de la
propagation des ions. Suite à cette première phase,
une impulsion de courant brève (quelques
centaines de ns, ~20 kA) est fournie avec un délai
ajustable par le générateur électrique. Cette
impulsion va se propager au travers des chemins
laissés par la pré décharge et venir chauffer le cœur
du réacteur pour former un plasma chaud (~30 eV)
et dense (1018-19 électrons par cm3). Sous l’effet du
champ magnétique induit, le plasma va venir se
concentrer pour occuper un volume cylindrique
radiatif dans l’EUV de diamètre 0,7 mm et 3 mm
de hauteur. La troisième phase consiste dans
l’expansion du foyer émetteur durant la phase de
décroissance du champ magnétique puis lors de la
thermalisation des espèces du plasma. La distance
importance (quelques cm) entre le plasma chaud et
les parois du réacteur permettent de limiter la
charge thermique et la pulvérisation des électrodes.
La source délivre plusieurs dizaines de watts dans
l’EUV et fonctionne à quelques kHz avec une
énergie électrique stockée d’environ 25 J par
impulsion.
en géométrie pseudo spark et un système de
déclenchement de la décharge. L’anode est
constituée d’un disque plat d’un rayon de quelques
centimètres percé en son centre sur un diamètre de
quelques mm. La cathode est un cylindre de rayon
semblable à celui de l’anode. Le sommet du
cylindre qui est ajouré en un ou plusieurs points est
parallèle au disque de l’anode tandis que la base est
équipée d’une électrode de déclenchement. La
géométrie des électrodes conduit le système à
fonctionner en régime de pseudo spark c'est-à-dire
sur la partie gauche de la courbe de Paschen. Dans
cette configuration le dispositif opère en régime
auto déclenché. L’ajout d’une électrode de
déclenchement, portée à un potentiel positif par
rapport au potentiel de la cathode, permet de
contrôler le fonctionnement de la décharge. Pour
des géométries spécifiques des électrodes, le
plasma obtenu se présente sous la forme d’un
cylindre (diamètre ~0,5mm, longueur~3mm)
éloigné de 15 mm des parois du réacteur. Les
lampes HCT fonctionnent à 4 kHz avec le xénon
comme émetteur EUV.
Z-pinch préionisé par décharge de surface
[3], XTREME Technologies GmBh
(Allemagne)
Le schéma est très proche du HCT pinch, la
principale différence provenant du système de pré
ionisation qui est réalisé par une décharge
glissante. La décharge principale (5-40 J, 10-22
kV) permet de produire des impulsions EUV d’une
durée typique de 180 ns à une fréquence d’un kHz
pour une foyer cylindrique (diamètre ~1,3 mm,
longueur ~1,6 mm).
Dense plasma focus, CYMER (US) [4]
Le réacteur de décharge d’un DPF est constitué de
deux électrodes cylindriques coaxiales. L’électrode
externe, dans le cas présent la cathode reliée à la
masse, se présente sous la forme d’un cylindre dont
la section présente un diamètre de quelques
centimètres. L’anode, cylindre creux de section
millimétrique, est située sur l’axe du réacteur et
permet de plus l’injection de xénon (gaz émetteur
d’EUV) dans la direction de son axe de révolution.
Les deux électrodes sont centrées par
Hollow Cathode Triggered pinch, Philips l’intermédiaire d’une pièce diélectrique qui
Extreme UV GmBh (Allemagne)
constitue le socle du réacteur maintenu sous une
Le HCT pinch [2] réunit une alimentation de pression (~100 mTorr) d’un gaz tampon (Ar,
puissance, un banc de condensateurs, un réacteur He…). Un dispositif annexe de pré-ionisation par
16
La Lettre
Star Pinch
EUV
HCT pinch
Z-pinch préionisé
Anode
Cathode
Cathode
Anode
DPF
Electrode de
déclenchement
Anode
Cathode
Anode
Cathode
Décharge capillaire
Cathode
X Pinch
Diode X
Anode
Anode
I
I
I
I
Cathode
Anode
Cathode
Isolant
Electrode
Dispositif de préionisation
Foyer XUV ou X
Schémas simplifiés des réacteurs de décharge XUV et X.
Les figures de gauche à droite et de haut en bas correspondent à l’ordre de description des différentes sources dans le texte.
spark est installé pour permettre l’initiation de la
décharge à la base du réacteur le long de la paroi
diélectrique. La force de Lorentz résultant de
l’établissement du courant et du champ magnétique
axial conduit à un décollement vertical du plasma
qui remonte vers le sommet de l’anode. Les
intensités de la densité de courant, du champ
magnétique et donc de la force de Lorentz
décroissent avec la distance par rapport à l’axe du
réacteur. C’est donc une couche conique de plasma
qui remonte vers le sommet de l’anode. Au
sommet de l’anode, les forces de Lorentz
permettent la formation d’une colonne de plasma
centrée sur l’axe de l’anode suite à la compression
axiale du plasma. Le foyer émetteur se présente
ainsi sous la forme d’une colonne (diamètre ~ 0,5
mm, longueur ~ 2 mm) légèrement décollée de la
pointe de l’anode. Les DPF classiques fonctionnent
avec des tensions de plusieurs dizaines de
kilovolts. La réalisation d’un circuit résonant basé
sur l’emploi d’IGBT et de système de compression
magnétique permet la réalisation d’un générateur
de faible inductance (domaine nH) opérant à des
tensions de quelques kilovolts. Cette
La Lettre
reconfiguration du système s’accompagne de deux
avantages majeurs : la possibilité de faire
fonctionner le réacteur à des fréquences de
plusieurs kilohertz et la réalisation d’un système
compact (volume ~1m3). Le prototype produit des
impulsions d’amplitude 4 kV ayant un front de
montée de 30 ns à une fréquence de 5 kHz pour
une énergie stockée par impulsion de 18 J.
Décharges capillaires EUV (Gremi,Orléans)
et Laser X
Les décharges capillaires constituent sans doute le
système de décharge le plus simple permettant la
production de rayonnement XUV. Un tube
(diamètre quelques mm, longueur quelques cm)
généralement en céramique, est maintenu sous flux
de gaz à une pression de quelques mTorr. Les deux
extrémités du capillaire sont équipées d’électrodes
annulaires auxquelles on vient appliquer une
impulsion rapide (ns) de tension (quelques kV).
Dans le cas des lasers X pompés par décharge
capillaire, le système comporte de plus un système
de pré-ionisation. La décharge s’initie par effet de
peau le long des parois du capillaire au voisinage
17
desquelles une couche de plasma dense est créée.
Le champ magnétique provoque dans un second
temps le pincement du plasma vers l’axe et dans
les conditions favorables un effet laser dans l’XUV.
Des impulsions de quelques dizaines de kA et
rapides (temps de montée ~40 ns) permettent la
création d’un plasma chaud d’argon dont les états
néonoïdes sont responsables de l’émission
cohérente à 46,9 nm. Un des systèmes compacts
[5] (surface au sol 0,4 m2) développé ces dernières
années fournit une puissance moyenne de 3,5 mW
dans des impulsions brèves (~1-2 ns) à une
fréquence de 4 Hz.
résolution, de radiographie à haute fréquence et de
ciné radiographie éclair à haute fréquence sur une
gamme spectrale étendue.
X-pinch (LPTP, Palaiseau)
Un X-pinch [7] est constitué de plusieurs fils
tendus entre deux disques parallèles qui constituent
l’anode et la cathode du dispositif. On effectue la
rotation d’un des disques jusqu’à obtenir un point
de contact entre les différents fils. Dans le cas du
générateur compact PIAF, une impulsion de
courant de plusieurs dizaines de kA (jusqu’à 250
kA) possédant un front de montée d’environ 200 ns
est appliquée aux extrémités du système de fils. La
décharge électrique de plusieurs dizaines de joules
conduit à l’explosion des fils et à la création d’un
plasma. L’émission de rayonnement X dans le
domaine 1-10 keV résulte de la formation de un ou
plusieurs points chauds dans la région de
croisement des fils. Ces points de très faibles
dimensions, de l’ordre du micromètre,
correspondent à des zones de plasma à forte
température (de un à plusieurs keV) et à densité
électronique très élevée (proche de la densité du
solide). La relaxation de tels plasmas conduit entre
autre à la production d’impulsion de rayons X de
largeur temporelle nanoseconde à partir de foyers
micrométriques.
Dans le cas des sources capillaires incohérentes, le
système de pré-ionisation n’est plus nécessaire et le
plasma ne connaît qu’un léger effet pinch. Bien que
dans le cas des décharges capillaires le plasma soit
en contact direct avec les parois (capillaire et
électrode) il est possible d’obtenir plusieurs W
dans l’ EUV avec des systèmes fonctionnant à
faible énergie par impulsion (typiquement 1 J) et à
haut taux de récurrence (domaine kHz) [6]. Dans
ces conditions le système peut délivrer plusieurs
millions d’impulsions EUV avec un taux d’ablation
limité à ~10 -6 monocouche/tir. Au Gremi, les
études consacrées à la production de rayonnement
EUV ont été financées dans le cadre du
programme Preuve. Les sources réalisées délivrent
des puissances de quelques Watts à 13,5 nm, dans Le dispositif dénommé PIAF, développé avec le
des impulsions d’environ 50 ns à une fréquence de soutien de la DGA et à l’étude au LPTP, délivre de
répétition de quelques kHz.
50 à 100 mJ de rayonnement dans une impulsion
de une à deux nanosecondes à partir d’un foyer X
L AMPES IMPULSIONNELLES DU DOMAINE X d’environ 10 µ m. Le système complet basé sur
l’intégration d’un banc de condensateur, d’un
(1-500 KEV)
système de commutation à faible inductance et
Il existe de nombreuses sources de rayonnement de
d’un réacteur de décharge à fils occupe un volume
haute énergie, fonctionnant en général en mode
3
monocoup, utilisées dans la recherche et de 66x66x49 cm . Les caractéristiques spatiales et
l’industrie. Nous consacrerons ce paragraphe à la temporelles du rayonnement issu de ce générateur
description de deux types de sources X, compact en font un outil unique pour la
développées dans des laboratoires français, ayant radiographie éclair (ns) à haute résolution dans la
chacune des propriétés uniques. Le X-pinch est une gamme 1-10 keV.
source X compacte à foyer micrométrique qui
délivre un flash intense (jusqu’à 100 mJ) très bref
(~1-2 ns) de rayons X ayant une énergie de
quelques keV. Les flashes X émettent des
impulsions de quelques mJ de rayonnement X dans
la gamme 5-50 keV ou 5-500 keV. Ils fonctionnent
soit en mode répétitif jusqu’à des fréquences de
500 Hz ou en mode rafale jusqu’à 20 kHz. Ces
systèmes permettent respectivement de réaliser des
expériences de radiographie nanoseconde à haute
18
Flashes X (Gremi, Orléans) [8]
Les flashes X développés au Gremi sont basés sur
un générateur d’impulsion électrique très haute
tension, incluant un multiplicateur de tension très
compact, et une diode X relativement classique,
proche de celles utilisées sur les sources dédiées au
contrôle industriel. Les sources transportables,
d’un volume inférieur à 1 m 3 , délivrent des
impulsions de largeur temporelle comprise entre 10
La Lettre
ns et 50 ns avec des doses de l’ordre de quelques
mrad à un mètre. Une impulsion de tension (50500 kV) est appliquée entre les électrodes de la
diode X placée sous vide primaire. L’énergie
stockée varie de quelques J à quelques dizaines de
J par impulsion.
Les flashes X fonctionnent dans deux modes
différents. En régime répétitif jusqu’à une
fréquence de 500 Hz et en mode rafale, i.e.
quelques impulsions X à une fréquence allant
jusqu’à 20 kHz. Les dispositifs délivrent des débits
de doses importants (plusieurs kR/mn) dans la
gamme 5-500 keV. Ils permettent de réaliser des
expériences de radiographie éclair (typiquement 20
ns) de milieux denses à faibles contrastes et de ciné
radiographie à haute fréquence (1-20 kHz) à partir
d’une seule source à foyer X unique. Des
expériences de fluorescence gamma induite par
flash de rayonnement X sur l’isomère nucléaire
178 Hf sont également envisagées dans un futur
proche.
Les recherches du Gremi dans le domaine des
sources X sont soutenues par la société INEL
(Artenay) et la DGA.
BIBLIOGRAPHIE
[1] M.McGeoch, Appl. Optics, 37 (9), 1651
(1998).
[2] K.Bergmann, G.Schriever, O.Rosier,
M.Müller, W. Neff, R. Lebert, Appl.Opt., 38,
5413 (1999).
[3] G.Schriever, M. Rahe, U.Stamm, D. Basting,
O. Khristoforov, A. Vinokhodov, V. Borisov,
Proceedings of SPIE, 4343, 615 (2001).
[4] W.N. Partlo, I.V. Fomenkov, R.M. Ness, R.I.
Olivier, S.T. Melnychuck, J.E. Rauch,
Proceedings of SPIE, 4343, 232 (2001).
[5] J.J. Rocca et al., J. Phys. IV, 11, Pr2-459
(2001).
[6] C. Cachoncinlle et al., Plasma Sources
Science and Technol., 11, A64 (2002).
[7] A.E. Aranchuk, A.S. Chuvatin, J. Larour, Rev.
Sci. Intrum., 75, 69 (2004).
[8] J.M. Pouvesle et al., Plasma Sources Science
and Technol., 12, S43 (2003).
CONCLUSION
Ce texte donne un aperçu rapide des
développements récents dans le domaine des
sources à base de décharges électriques, compactes
et impulsionnelles , délivrant des flux importants
de rayonnement XUV et X. Des renseignements
plus détaillés sont donnés dans les articles cités en
référence.
Les personnels du Gremi impliqués dans les
recherches sur les sources XUV et X sont:
Christophe Cachoncinlle, Guy Coudrat, Sébastien
Dozias, Bernard Dumax, Claude Fleurier, Moulay
Idrissi, Brice Metay, Jean Michel Pouvesle, Eric
Robert, Ouassima Sarroukh, Raymond Viladrosa.
Éric Robert et Jean Michel Pouvesle
Gremi
La Lettre
19
Recherche, Technologie & Société
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La Lettre
Inactivation microbienne par lampes flash ou lumière pulsée
INTRODUCTION
Les lampes flash sont utilisées dans de nombreuses
applications. Elles ont été développées dans les
années 1930 par Harold E. Edgerton. Une lampe
flash est une lampe à arc qui fonctionne en mode
pulsé et est capable de convertir une énergie
électrique stockée en énergie spectrale de très
courte durée. Le résultat est l’obtention d’un pic
d’énergie pendant chaque impulsion.
Ce procédé, appelé lumière pulsée (High intensity
light) fait aujourd’hui l’objet de nombreux travaux
de recherche.
Ce système de décontamination et de stérilisation à
froid de produits alimentaires et pharmaceutiques
peut constituer une alternative aux traitements
thermiques classiques.
TYPE
rempli de xénon ionisé (plasma) quand la lampe est
amorcée.
La lampe flash linéaire utilisée a un diamètre
intérieur de 4 mm et une longueur d’arc de 152
mm. La lampe flash est refroidie par air forcé.
CARACTÉRISTIQUES
ÉLECTRIQUES
Notre circuit de lampe flash (Figure 3) utilise pour
chaque module de puissance, un condensateur de
160 µ F chargé nominalement sous 2.9 kV qui
stocke une énergie de 630 Joules fournie à la
lampe pendant la décharge.
Un condensateur de 1µ F chargé nominalement
sous une tension de 2 kV produit via un
transformateur élévateur connecté à un fil de
déclenchement enroulé autour de la lampe,
l’impulsion nécessaire à l’allumage.
DE LAMPES FLASH
La tension atteinte sur le condensateur de 160 µF
Le prototype du CTCPA (figure 1) est constitué de avant le tir est de 2900 ± 50 volts et le courant de
huit lampes flash linéaires, alimentées décharge de 1450 ± 50 Ampère.
individuellement par huit modules de puissance
analogues fonctionnant en parallèle et déclenchés
simultanément.
La lampe flash linéaire est composée d’un tube en
quartz avec une électrode montée à chaque
extrémité avec un fil de déclenchement. Le tube est
Figure 1 : Prototype lumière pulsée
La Lettre
Figure 2 : Évolution temporelle de la tension (rouge),
du courant (bleu) et de l’impulsion lumineuse (vert)
émise par la lampe
21
R
L
C
G
Figure 3 : Circuit du prototype CTCPA
L’évolution temporelle de la puissance électrique
est donnée sur la figure 4, qui montre que la
puissance crête est de 3 MW et l’énergie transférée
du condensateur de 160 µ F à la lampe de 630
Joules. L’énergie stockée dans le condensateur
pour une tension de 2 900 volts étant de 677
Joules. Le rendement de transfert est donc voisin
de 93 %.
600 nm avec une intensité relativement faible, puis,
au fur et à mesure que le courant circule et que la
charge électrique est transférée dans la lampe, le
fond continu devient prédominant par rapport au
spectre de raies qui disparaît à peu près
complètement à 130 µs lorsque le courant passe
par son maximum (I=1450 A). À l’exception des
raies dans la bande 480-490 nm qui sont des raies
du xénon neutre, toutes les autres raies sont des
raies du xénon ionisé.
Le temps de recharge des condensateurs est de 1,2
secondes ce qui permet de faire travailler le
prototype lumière pulsée à une fréquence de
I NACTIVATION MICROBIENNE PAR LAMPES
répétition de 0.8 Hz.
La figure 2 montre que la lampe commence à
émettre de la lumière (montée de l’intensité
lumineuse) dès l’apparition du courant de
décharge. Celui-ci démarre environ 30µ s après
l’impulsion de déclenchement.
On peut constater que la lumière émise, intégrée
sur tout le spectre, a une évolution temporelle
sensiblement analogue à celle du courant, le temps
de montée est voisin de 120 µ s, la durée à mihauteur de 230 µs, et la durée totale de 590 µs.
FLASH
La sensibilité de quatre microorganismes (3
bactéries et 1 moisissure) a été évaluée à la lumière
pulsée. Il s’agit de :
- Bacillus pumilis, ATCC 27142, spore résistante
aux radiations ionisantes ;
Répartition spectrale
Les figures 5 et 6 montrent une évolution
significative de la répartition de la lumière émise
par lampe au cours du temps. Au tout début de la
décharge, à 1 µs, le courant et la charge électrique
transférée sont très faibles et le spectre est
essentiellement un spectre de raies qui se
superposent à un fond continu qui s'étend de 400 à
22
La Lettre
Figure 4 : Évolution temporelle de la tension,
du courant et de la puissance
- Bacillus subtilus, ATCC 9372 souche niger
variété globigii, spore résistante aux agents
oxydants (H 2O 2 et oxyde d’éthylène) et à la
chaleur sèche ;
- Bacillus stearothermophilus, ATCC 12980,
spore résistante à la stérilisation vapeur ;
- Aspergillus niger, ATCC 16404 spores connues
pour leur résistance aux rayons U.V.
t = 1 µs
Les résultats sont donnés dans le tableau 1 les
résultats montrent que le système lumière pulsée est
capable de détruire plus 6 log de spores par cm2.
MODE
DE DESTRUCTION
Effets U.V.
Figure 5 : Spectre en début de décharge
La lumière pulsée Pure bright est une source riche
en U.V. qui sont responsables de son efficacité
létale. Le spectre U.V. est continu et riche en
longueurs d’onde supérieures à 200 nm (Dunn and
al, 1997). Il y a de fortes interactions avec les
substances biologiques. De nombreux travaux ont
été réalisés sur les effets biologiques des U.V.
Jagger (1967, 1985) a réalisé une excellente
analyse bibliographique sur ce sujet.
t = 130 µs
Interactions moléculaires de la lumière U.V.
Les longueurs d’onde du spectre de lumière pulsée
sont qualifiées de longueurs d’onde non ionisantes,
car pas assez énergétiques pour provoquer des
interactions avec l’eau et la formation de radical
hydroxyle OH.
Micro-organismes
Spores d’Aspergillus niger
Figure 6 : Spectre lorsque le courant est au maximum
Niveau d’inoculation
mJ/cm 2/nm
2
Log spores / cm
(fluence mesurée à 254 nm)
5.76
9,6
6.9
4,8
Nombre de positif
par nombre
d’échantillons testés
Spores de Bacillus subtilis
0/20
6.80
4,5
Spores de Bacillus pumilus
Spores de Bacillus
stearothermoplilus
0/20
0/20
6.36
4,5
0/20
Tableau 1 : Résultats des traitements Lumière pulsée
sur indicateurs biologiques inoculés par des spores de micro-organismes.
La Lettre
23
Une molécule ne peut absorber que des longueurs flash est faible (1 à 3) ce qui diminue encore la
d’onde données. L’énergie du photon probabilité d’un phénomène oxydatif.
correspondant « active » la molécule et peut
conduire à des réactions inter ou intramoléculaires. Les effets du pic de puissance
Pour les longueurs d’onde présentes dans la Il faut distinguer l’énergie émise pour chaque flash
lumière pulsée et dans le cas des structures (en joule/centimètre au carré par flash) de l’énergie
biologiques, l’absorption a principalement lieu totale émise pour x flash.
dans les structures aromatiques.
Suite à une série de tests de « stérilisation » sur les
Les bases nucléotidiques aromatiques de l’ADN
absorbent dans l’U.V. entre 200 et 305 nm.
spores de différentes souches, il ressort que
l’énergie par flash est déterminante qu’il s’agisse
de spores bactériens ou fongiques.
Cette absorption a un effet létal sur la descendance
cellulaire. Des changements dans l’ADN comme la Ces effets semblent lier à des évènements d’ordre
production de dimères de thymine sont thermique. Ces effets thermiques sont de très
responsables de cet effet létal (Tyrrell, 1973).
courtes durées.
Outre l’ADN, il existe dans les cellules de
nombreuses autres structures aromatiques
absorbant les U.V. et qui peuvent éventuellement
agir en synergie avec les modifications de l’ADN
(Tyrrell et Peak, 1978).
D’un point de vue photochimique les réactions des
structures aromatiques causées par la lumière
pulsée peuvent être classées dans deux grandes
catégories (Dunn and al, 1997) :
- les réactions directes (intra ou intermoléculaires),
- les réactions de type « cascades oxydatives » au
cours desquelles une double liaison activée
réagit avec une molécule d’oxygène pour former
un peroxyde instable et susceptible de se
décomposer en une multitude de produits finaux
(acide carboxylique, aldéhydes, cétones).
La lumière UV (UV conventionels) a depuis
longtemps été utilisée pour le traitement des
viandes avec comme résultats des changements de
couleur et/ou des changements dans le degré
d’oxydations des lipides attribuables à des
réactions type « cascades oxydatives ».
Néanmoins, (Dunn et al 1990) n’ont pu mesurer de
tels changements suite au traitement de la viande
avec la lumière pulsée.
CONCLUSION
Le système Lumière Pulsée semble être une
alternative prometteuse pour la décontamination
des produits alimentaires, et la stérilisation des
emballages.
Son efficacité est maintenant pleinement prouvée
expérimentalement pour la décontamination en
surface des produits.
Des études récentes montrent l’efficacité de ce
traitement sur des produits pulvérulents en fine
couche.
Des bactéries sous forme végétative, des bactéries
sporulées, des ascospores de moisissures, des virus
et des parasites sont détruits par cet apport
instantané d’énergie.
Le procédé lumière pulsée n’affecte pas les qualités
organoleptiques, nutritionnelles et fonctionnelles
des produits étudiés. Le coût du traitement sur
emballage est de l’ordre de 0,06 à 0,1 centimes
d’euros le m 2 . La maintenance, les lampes,
l’énergie électrique et l’amortissement sur 10 ans
sont inclus dans le coût du traitement.
Cette différence entre le système lumière pulsée et
les systèmes de traitements par U.V conventionnels
peut être expliqué par l’hypothèse suivante :
Alain Mimouni
CTCPA - Paris
La courte durée des rayonnements pulsées (100 à
230 microsecondes) ainsi que la durée de demi-vie
des liaisons π excitées (1 nm) empêchent un
couplage efficace avec l’oxygène libre ou dissout.
De plus lors d’un traitement normal, le nombre de
24
La Lettre
RÉFÉRENCES
BIBLIOGRAPHIQUES
Bushnell, A., Clark, Dunn, J., and Salisbury, K.
(1997). « Pulsed light sterilization of products
packaged by blow-fill-sdeal techniques ».
Bushnell, A., Cooper, J.R., Dunn, J., Leo, F., and
May, R. (1998). « Pulsed light sterilization
tunnels and sterile-pass-troughs ». Parmaceutical
Engineering, March/April, 48-58.
Cerny G, 1977. Sterilization of packaging materials
for aseptic packaging 2 . Investigations of
germicidal effects of UV-C rays. VerpackungsRundschau, 28 (10) Techn-Wiss. Beilage, S.
77-82.
Dunn, J. (1995). « Pulsed-light treatment of food
and packaging ». Food Tech., 49(9), 95.
Dunn, J, Burgess, D, Leo, F, 1997. Investigation of
pulsed light for terminal sterilization of WFI
filled blow/fill/seal polyéthylène containers,
Parenteral Drug Assoc. J. of Pharm. Sci.& Tech.,
51 (3), 111-115.
Dunn, J., Bushnell, A., Ott., and Clark, W. (1997).
« Pulsed white light food preocessing ».
Cereal Foods World, 42(7), 510-515.
Dunn,JE , Clark, RW ,Asmus ,JF , Pearlman , JS ,
Boyer , K , Painchaud , F, Hofmann , GA , 1990.
Methods for Aseptic Packaging of Medical
Devices, U.S. Patent 4, 910, 942.
Fine, F.; and, P. Gervais. (2004): Efficiency of
pulsed UV light for microbial decontamination
of food Powders. Journal of food protection: vol.
67, N° 4,pp. 787-792
Jagger, J., 1967. Introduction to Research in Ultra
violet Photobiology, Prentice-Hall, Englewood
Cliffs, NJ.
Roberts, P., and A. Hope. 2003. Virus inactivation
by high intensity broad spectrum pulsed light.
J. Virol. Methods. 110: 61-65
Tyrrell, RM, 1973. Induction of pyrimidine dimers
in bacterial DNA by 365 nm radiation ,
Photochem. Photobiol., 17, 69-73.
Tyrrell, RM, Peak, MJ, 1978. Interaction between
UV radiation of different energies in the
inactivation of bacteria, J. Bacteriol ., 136 , 437440.
La Lettre
25
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Réticulation de résines sous UV ou sous faisceau d’électrons
La polymérisation sous UV ou sous faisceau
d’électrons de résines sur des surfaces est déjà bien
exploitée industriellement. Il y a d’une part la
photolithographie en micro-nano électronique qui
pousse la technologie des lampes pulsée vers
l’extrême UV, voire les XUV (cf l’article d’Éric
Robert et Jean-Michel Pouvesle page 15). Mais les
formulations de résines polymérisables ou
réticulables sous rayonnement suscitent depuis 20
ans un intérêt croissant dans les secteurs industriels
plus classiques des arts graphiques, des peintures,
des adhésifs et des vernis fonctionnels divers
(antisalissure, antiadhérent, antirayure, à bas
coefficient de friction) sur plastique, bois, métal
etc.
Ces revêtements présentent un certain nombre
d’avantages par rapport aux procédés classiques de
peinture et de traitement par séchage et chauffage
et les industriels de la chimie, continuent de
développer de nouvelles formulations de résines
réticulables sous UV ou faisceau d’électrons (EB).
Quatre types de matériaux sont utilisés : des résines
époxy, des polyesters insaturés, des acrylates et des
thiolpolyènes. Seuls les acrylates et les
thiolpolyènes sont sensibles autant aux UV qu'aux
faisceaux d'électrons, les autres produits ne sont
sensibles qu'aux rayons UV. Dans le cas des résines
sensibles aux rayons UV, des photoinitiateurs sont
requis pour créer les premiers radicaux et ainsi
amorcer la réaction de polymérisation.
La nature du réseau de réticulation produit permet
d'obtenir des revêtements très résistants aux taches,
à la chaleur, aux égratignures et aux intempéries.
Les formulations à 100 % de matières réactives
Principe d’inertage à l’azote d’un système de réticulation UV sur film plastique (développement Air Liquide)
La Lettre
27
sont liquides et peuvent être aisément mises en
œuvre sans solvant ce qui allége les contraintes
liées au respect de l’environnement. De plus le
déclenchement à volonté du séchage sous l’effet
des UV ou d’un faisceau d’électrons permet une
grande souplesse de mise en œuvre pour un coût
énergique beaucoup plus bas que pour les
processus purement thermiques de réticulation ou
d’évaporation. Les vitesses de polymérisation sont
également élevées. L’intégration de l’opération de
séchage dans des lignes à productivité élevée avec
emprise au sol réduite constitue un atout
supplémentaire.
Les coûts des produits sont plus élevés mais ils ont
un pouvoir couvrant accru. Dans l'industrie du
meuble, le coût par unité de surface couverte est
comparable à celui des revêtements dont la
réticulation s'effectue par un traitement thermique.
À l'encontre des peintures UV, les revêtements EB
peuvent être appliqués en couches épaisses avec
une teneur élevée en pigments
Néanmoins ces procédés ont quelques contraintes.
La première contrainte est la sensibilité des
photoiniateurs et des radicaux libres à l’oxygène ou
à la vapeur d’eau. En effet, la présence d'oxygène a
un effet inhibiteur sur la réaction de polymérisation
à cause de l'affinité de ce gaz pour les radicaux
28
libres formés. Ceci peut être résolu par un
dispositif d’inertage à l’azote ou au dioxyde de
carbone de la zone de réaction sous UV ou EB
comme le montre le schéma ci-dessous pour un
système de traitement de film plastique
La deuxième contrainte est que la viscosité de ces
produits liquides est tout de même trop élevée pour
qu'on puisse les appliquer sur des surfaces par
pulvérisation. On doit utiliser d'autres techniques
telles que l'application aux rouleaux ou un système
à rideau («curtain coating»). Pour arriver à utiliser
la technique de pulvérisation, l'industrie du meuble
dilue les mélanges en y ajoutant des solvants
organiques (jusqu'à 40 %), ce qui réduit l'intérêt de
ces systèmes pour la réduction des COV ou pour
l'amélioration du milieu de travail.
La technologie des lampes UV utilisées est
classique en ce sens qu’il s’agit essentiellement de
lampes à décharges à vapeur de mercure à basse ou
haute pression. Certains fabricants proposent
maintenant des lampes à décharge sans électrodes
en utilisant une excitation externe par microonde.
Jérôme Perrin
Air Liquide
Président du Club Ecrin Traitements de surfaces
La Lettre
Bibliographie
Publications et thèses
PUBLICATIONS
A. Ricard, V. Monna, M. Mozetic.
Production of O-atoms in Ar-O 2 and N 2 -O 2
J.B. Leroy, N. Fatah, B. Mutel, and J. Grimblot.
microwave flowing post-discharges. Surf. Coat.
Treatment of a Polyethylene Powder Using a
Technol. 174-175 (2003) 905
Remote Nitrogen Plasma Reactor Coupled with a
Fluidized Bed : Influence on Wettability and
F. Massines, P. Segur, N. Gherardi, C.
Flowability. Plasmas Polymer., 8, (2003), 13-29
Khampan, A. Ricard.
Physics and Chemistry in a glow dielectric barrier
V. Guerra, F.M. Dias, J. Loureiro, P.A. Sa, P.
discharge at atmospheric pressure: diagnostics and
Supiot, C. Dupret and Tsv. Popov.
modelling. Surf. Coat. Technol. 174-175 (2003) 8
Time-dependence of the electron energy
distribution function in the nitrogen afterglow.
S.Villeger, S.Cousty, A.Ricard and M.Sixou.
IEEE Trans. Plasma Sci. 31, (2003), 542-552
Sterilization of E-coli bacterium in a flowing N2-O2
post- discharge reactor. J. Phys. D 36 (2003) L60
A Quede, B. Mutel, P. Supiot, C. Jama, O.
Dessaux, and R. Delobel.
S. Konstantinidis, A. Ricard, M. Ganciu, J.P
Characterization of Organosilicon films
Dauchot, C. Ranea and M. Hecq.
synthesized by N 2-PACVD. Application to Fire
Measurement of ionic and neutral densities in
retardant properties of coated polymers. Surf.
amplified magnetron discharges by pulsed
Coat. Technol, 180-181, (2004) 265-270
absorption spectroscopy. J. Appl Phys. 95 (2004)
2900
Y. Bouvier, B. Mutel and J. Grimblot.
Use of an Auger parameter for characterizing the
J. Levaton , J. Amorim ,V. Monna , J. Nagai and
Mg chemical state in different materials. Surf.
A. Ricard.
Coat. Technol, 180-181, (2004) 169-173
A detailed discussion of the N 2 (C) and N 2 (X)
vibrational temperatures in N2 glow discharges
J. Walkowicz, P. Supiot, J. Smolik, and M.
EPJ Appl. Phys. 26 (2004) 59
Grushin.
The influence of the N2-H2 mixture composition on
Y. Vitel, T.V. Gavrilova, L.G. d'Yachkov and
the spectroscopic and temporal behaviour of glow
Yu.K Kurilenkov.
discharge characteristics in pulse-supplied
Spectra of pure hydrogen plasma in Balmer area.
nitriding processes. Surf. Coat. Technol. 180-181,
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer., 83 (2004)
(2004) 417-412
387-405
M. Charbonnier, M. Romand.
J.C. Valognes, J.P. Bardet, S.A. Flih, and Y.
Polymer pretreatments for enhanced adhesion of
Vitel.
metal deposited by the electroless process. Int. J.
New contribution to study on Stark broadening of
Adhesion & Adhesives, 23 (2003) 277-285.
6965 Å of ArI spectral line shapes in dense cold
plasma including levels of like and unlike
M. Romand, M. Charbonnier, Y. Goepfert.
parentage interactions. J. Quant. Spectrosc. Radiat.
Plasma and VUV pretreatments of polymer
Transfer. , 87 (2004) 221-241
surfaces for adhesion promotion of electroless Ni
or Cu films. Adhesion & Interface (Korea), 4,
(2003) 10-21.
La Lettre
29
A. Doubla, F. Abdelmalek, K. Khalifa, A.
Addou, J.L. Brisset.
Post-discharge plasmachemical oxidation of
iron(II) complexes. J. Appl. Electrochem, 33
(2003) 73-77
THESES
Catherine Khamphan, Modélisation numérique
de décharges contrôlées par barrières diélectriques
à la pression atmosphérique : Application à l'étude
des précurseurs de poudres en mélange N2-N2OSiH4, soutenue le 20 avril 2004, CPAT, université
Paul Sabatier, Toulouse
D. Moussa, J.L. Brisset.
Disposal of spent tributylphosphate by gliding arc
Christel Jimenez, Formation de particules à
plasma. J. Hazard Mat. B102 (2003)189-20
partir de silane et de protoxyde d'azote dans des
N. Benderdouche, B. Bensataali, A. Addou, J.M. décharges contrôlées par barrières diélectriques
filamentaires et de Townsend à la pression
LeBreton, B.G. Chéron, J.L. Brisset.
Propriétés anti-corrosion de couches minces atmosphérique, soutenue le 17 mai 2004, LGET,
produites sur des surfaces métalliques. Phys Chem. université Paul Sabatier, Toulouse
News 12 (2003) 137
Sandrine Villeger, Optimisation d'une postJ. Fanmoe, J.O. Kamgang, D. Moussa, J.L.
Brisset.
Application de l'arc glissant d'air humide au
traitement des solvants industriels : cas du 1,1,1
trichloroéthane. Phys.Chem.News. 14 (2003) 1-4
décharge N 2-O 2, en vue d'une application à un
procédé de stérilisation, 24 juin 2004, Toulouse
F. Abdelmalek, Plasmachimie des solutions
aqueuses. Application à la dégradation de
composés toxiques, mai 2003, université de Rouen
F. Abdelmalek, S. Gharbi, B. Benstaali, A.
Addou, J.L. Brisset.
Plasmachemical Degradation of Azo dyes by
humid air plasm a: Yellow Supranol 4GL, Scarlet
Red Nylosan F3GL and Industrial Waste. Wat. Res.
38 (2004) 2338-46
J.C. Legrand, A.M. Diamy, G . Riahi, Z.
Randriamanantenasoa, M. Polisset-Thfoin et J.
Fraissard.
Application of a dihydrogen afterglow to the
preparation of zeolite-supported metallic
nanoparticles. Catalysis Today, 89 (2004) 177182.
30
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Anne-Marie Diamy
UPMC
Applications innovantes
des plasmas hors équilibre
Ce rapport met en lumière les principales
propriétés des plasmas hors équilibre, les
procédés de traitement, de gravure et de
dépôt utilisant des plasmas et les matériels
associés. Il dresse un panorama représentatif
des applications qui en découlent.
Ce guide s’adresse à la fois aux ingénieurs et
techniciens de la grande industrie ou des PME,
aux universitaires, chercheurs ou étudiants. Il
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connaissent pas les plasmas et incitateur
pour ceux qui ne les utilisent pas encore.
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université de Toulouse III
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Ecrin
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Groupes de travail
Stérilisation par plasmas froids
André Ricard (CPAT, université de Toulouse III)
et Michel Sixou (Faculté de Chirurgie dentaire)
Traitement de surface de métaux et de
polymères
Fabienne Poncin-Epaillard (Université du
Maine), Thierry Belmonte (École des Mines
de Nancy)
Couplages réacteurs-alimentations
Georges Zissis (CPAT, université de Toulouse III)
et Jean-Marc Poirson (HEF)
La Lettre
DU CLUB TRAITEMENTS DE SURFACES
Directeur de la publication : Christian Ngô
Rédacteur en chef : Jérôme Perrin
Coordination : Véronique Thierry-Mieg
Maquette : Céline Bouscarle
ECRIN - 32, boulevard de Vaugirard - 75015 Paris
Téléphone : 01 42 79 51 00 - Fax : 01 42 79 50 99
http://www.ecrin.asso.fr - E-mail : [email protected]
© septembre 2004
32
La Lettre

Traitements de surfaces…

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