{"id":17442,"date":"2020-10-23T14:56:36","date_gmt":"2020-10-23T12:56:36","guid":{"rendered":"https:\/\/stage.muegge.de\/reflection-in-microwave-plasma-processes\/"},"modified":"2020-10-30T15:30:30","modified_gmt":"2020-10-30T14:30:30","slug":"puissance-reflechie-dans-le-procedes-plasma-micro-ondes","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/muegge-group.com\/fr\/puissance-reflechie-dans-le-procedes-plasma-micro-ondes\/","title":{"rendered":"Puissance r\u00e9fl\u00e9chie dans le proc\u00e9d\u00e9s (-plasma) micro-ondes"},"content":{"rendered":"\t\t
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La puissance r\u00e9fl\u00e9chie est d\u00e9finie comme la partie de la puissance micro-ondes qui n’est pas absorb\u00e9e par la charge (plasma, mat\u00e9riaux \u00e0 chauffer..) et qui revient au g\u00e9n\u00e9rateur. Dans les proc\u00e9d\u00e9s micro-ondes, il s’agit d’un param\u00e8tre important pour indiquer l’efficacit\u00e9 du transfert d’\u00e9nergie micro-ondes dans la charge. Cet article d\u00e9crit ce que signifie la valeur de la puissance r\u00e9fl\u00e9chie, quels param\u00e8tres influencent la cr\u00e9ation de la puissance r\u00e9fl\u00e9chie et comment minimiser sa valeur.<\/p>

L’avantage des syst\u00e8mes plasma micro-ondes est que, contrairement aux syst\u00e8mes plasma RF (radiofr\u00e9quence), la puissance r\u00e9fl\u00e9chie ne cause aucun dommage direct et elle peut \u00eatre utilis\u00e9e pour l’optimisation des processus.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Explication d'un syst\u00e8me (-plasma) micro-ondes <\/h4>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Dans l’exemple suivant, un syst\u00e8me plasma micro-ondes classique est d\u00e9crit en utilisant le mod\u00e8le d’un br\u00fbleur atmosph\u00e9rique.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Figure 1: Mod\u00e8le fonctionnel d'un syst\u00e8me micro-ondes avec (1) g\u00e9n\u00e9rateur micro-ondes; (2) isolateur; (3) adaptateur d'impedance \u00e0 3-stub; (4) br\u00fbleur atmosph\u00e9rique (repr\u00e9sentant pour toute application)<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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  1. Le<\/a> g\u00e9n\u00e9rate<\/a>ur<\/a> de micro-ondes<\/a><\/span> compos\u00e9 d\u2019une alimentation haute tension (habituellement une alimentation \u00e0 decoupage) produit de la puissance micro-onde via un magn\u00e9tron<\/a><\/span><\/span> (dans la figure 1, la fr\u00e9quence de 2,45 GHz).<\/li>
  2. L’isolateur<\/a><\/span><\/span> est un dispositif \u00e0 deux ports qui permet \u00e0 la puissance micro-onde de passer du g\u00e9n\u00e9rateur micro-ondes \u00e0 la charge mais pas dans le sens inverse (puissance r\u00e9fl\u00e9chie). L’utilisation la plus courante d’un tel dispositif est de prot\u00e9ger le magn\u00e9tron des effets n\u00e9fastes de la puissance r\u00e9fl\u00e9chie. \u00c0 l’entr\u00e9e de l’isolateur, la puissance r\u00e9fl\u00e9chie – g\u00e9n\u00e9ralement cr\u00e9\u00e9e par une charge peu absorbante \/ mal adapt\u00e9e – est d\u00e9tourn\u00e9e vers une charge \u00e0 eau parfaitement adapt\u00e9e et, en tant que telle, la puissance r\u00e9fl\u00e9chie est abosrb\u00e9e et dissip\u00e9e sous forme de chaleur dans l’eau circulante dans la charge \u00e0 eau.<\/li>
  3. L’adaptateur d’imp\u00e9dance \u00e0 3-stub<\/a><\/span><\/span> est un composant optionnel qui permet une large fen\u00eatre d’op\u00e9ration du syst\u00e8me en adaptant l’imp\u00e9dance du magn\u00e9tron \u00e0 l’imp\u00e9dance de la charge (par exemple, plasma). Pour les processus tr\u00e8s dynamiques, il est indiqu\u00e9 d’utiliser un adaptateur d’imp\u00e9dance automatique. Cependant, si un processus subit peu de changements, c’est-\u00e0-dire qu’il est stable pour le couplage micro-ondes, les imp\u00e9dances peuvent \u00eatre adapt\u00e9es de fa\u00e7on permanent et g\u00e9n\u00e9ralement, l’adaptation est effectu\u00e9e en utilisant des \u00e9l\u00e9ments d’accord individuels fixes.<\/li>
  4. Charge repr\u00e9sent\u00e9e par une source plasma atmosph\u00e9rique (APS)<\/a><\/span>.<\/span><\/li><\/ol>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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    R\u00e9flexion due \u00e0 la d\u00e9sadaptation d'imp\u00e9dance<\/h4>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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    Causes principalles<\/h4>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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    La puissance r\u00e9fl\u00e9chie est cr\u00e9\u00e9e lorsque les composants du syst\u00e8me plasma (i.e. le g\u00e9n\u00e9rateur de micro-ondes et la source plasma) ne sont pas correctement adapt\u00e9s. Dans les proc\u00e9d\u00e9s micro-ondes, cela se produit en raison des changements de g\u00e9om\u00e9trie du guide d’ondes, g\u00e9om\u00e9trie des lignes (conducteur coaxial, strip-line, etc.) et \u00e9galement due au changement de la charge di\u00e9lectrique dans la chambre de traitement. Le couplage g\u00e9n\u00e9rateur micro-ondes – r\u00e9acteur plasma peut aussi changer en raison des changements du mat\u00e9riau de traitement, de l’\u00e9vaporation de l’eau, de l’allumage du plasma, des changements de temp\u00e9rature ou de pression, etc., ce qui n\u00e9cessite un ajustement de l’adaptation d’imp\u00e9dance afin de diminuer la puissance r\u00e9fl\u00e9chie. Plus ces changements se produisent brusquement dans le syst\u00e8me, plus il devient difficile de compenser le d\u00e9calage avec un seul \u00e9l\u00e9ment d\u2019adaptation.<\/p>

    Tous ces effets peuvent \u00eatre expliqu\u00e9s par l’adaptation d’imp\u00e9dance et visualis\u00e9s au moyen d’un diagramme de Smith. En fonction de la fr\u00e9quence, le g\u00e9n\u00e9rateur micro-ondes et la charge peuvent \u00eatre attribues des imp\u00e9dances complexes, qui sont adapt\u00e9es par un r\u00e9seau d’adaptation complexe. Le r\u00e9seau correspondant est construit par des inducteurs et des condensateurs id\u00e9ales, sans r\u00e9sistance. Dans l’exemple en Figure 1, le syst\u00e8me correspond aux 3-stubs d’accord qui se projettent dans le guide d’ondes \u00e0 des profondeurs diff\u00e9rentes.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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    Importance pour les proc\u00e9d\u00e9s MW (micro-ondes)<\/h4>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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    Due \u00e0 l’existence de l’isolateur comme \u00e9l\u00e9ment de protection dans la ligne de transmission micro-ondes, la puissance r\u00e9fl\u00e9chie ne repr\u00e9sent pas un probl\u00e8me majeur pour l’\u00e9quipement : la puissance r\u00e9fl\u00e9chie est absorb\u00e9e par la charge \u00e0 eau de l’isolateur et convertie en chaleur, m\u00eame si la puissance r\u00e9fl\u00e9chie est 100 % de la puissance g\u00e9n\u00e9r\u00e9e par le g\u00e9n\u00e9rateur micro-ondes. La puissance r\u00e9fl\u00e9chie est g\u00e9n\u00e9ralement mesur\u00e9e au niveau de l’isolateur et, \u00e0 ce titre, l’op\u00e9rateur peut calculer la puissance absorb\u00e9e par la charge \u00e0 chauffer \/ le plasma. En g\u00e9n\u00e9ral, un proc\u00e9d\u00e9 micro-ondes doit \u00eatre op\u00e9r\u00e9 avec des valeurs de puissance r\u00e9fl\u00e9chie les plus faibles possible afin d\u2019augmenter le rendement de l\u2019application.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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    Importance pour les proc\u00e9d\u00e9s RF (radiofr\u00e9quence)<\/h4>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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    Due au fonctionnement du plasma RF \u00e0 une fr\u00e9quence inf\u00e9rieure par rapport \u00e0 la fr\u00e9quence micro-ondes (e.g., 13,56 MHz contre 2,45 GHz), les isolateurs ne sont pas disponibles dans les plasma RF et en cons\u00e9quence, la puissance r\u00e9fl\u00e9chie devient critique. Une puissance r\u00e9fl\u00e9chie \u00e9lev\u00e9e dans la chambre de traitement RF peut endommager les composants par des arcs \u00e9lectriques et dans le pire des cas, la puissance r\u00e9fl\u00e9chie peut d\u00e9truire le g\u00e9n\u00e9rateur.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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    Adaptation d'imp\u00e9dance<\/h4>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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    Manuel \/ Automatique<\/h4>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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    Dans les syst\u00e8mes micro-ondes standard, divers \u00e9l\u00e9ments de r\u00e9glage d\u2019imp\u00e9dance peuvent \u00eatre utilis\u00e9s. Outre que l’adaptateur d’imp\u00e9dance \u00e0 3-stub d\u00e9j\u00e0 mentionn\u00e9, des tuners \u00e0 iris ou des tuners E-H peuvent \u00e9galement \u00eatre utilis\u00e9s. Ceux-ci peuvent \u00eatre actionn\u00e9s manuellement ou r\u00e9agir automatiquement aux changements de la puissance r\u00e9fl\u00e9chie. Tous ces \u00e9l\u00e9ments d’accord modifient le comportement de transmission des ondes du g\u00e9n\u00e9rateur \u00e0 la charge afin d’optimiser l’adaptation.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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    Adaptateur d'imp\u00e9dance fixe<\/h4>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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    Dans un syst\u00e8me tr\u00e8s bien con\u00e7u, les propri\u00e9t\u00e9s de transmission des ondes peuvent \u00eatre pr\u00e9dites. Dans ce cas, la g\u00e9om\u00e9trie de la transition peut \u00eatre fixe et ne n\u00e9cessite pas de r\u00e9glage suppl\u00e9mentaire ; aucun \u00e9l\u00e9ment mobile ne sera n\u00e9cessaire.<\/p>

    Un exemple d’un tel syst\u00e8me est illustr\u00e9 dans la Figure 2. La s\u00e9quence particuli\u00e8re des composants (magn\u00e9tron, \u00e9tage de couplage, circulateur, transition vers la source, puissance de sortie vers le plasma) permet une parfaite adaptation des imp\u00e9dances, ce qui assure un quasi-z\u00e9ro niveau de puissance r\u00e9fl\u00e9chie.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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    Figure 2 : RPS compact (\u00abRemote Plasma Source\u00bb), parfaitement adapt\u00e9e par sa conception. Pour la production \u00e0 grand volume, les unit\u00e9s sont des copies exactes et imm\u00e9diatement utilisables sans aucun r\u00e9glage suppl\u00e9mentaire.<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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    Conclusions<\/h4>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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    La puissance r\u00e9fl\u00e9chie est un param\u00e8tre qui est pris en compte dans tous les proc\u00e8des plasma. Contrairement aux processus RF (radiofr\u00e9quence), dans les plasmas micro-ondes, la r\u00e9flexion est un param\u00e8tre plut\u00f4t non critique. M\u00eame de petites r\u00e9flexions dans les processus RF peuvent conduire \u00e0 des d\u00e9charges ind\u00e9sirables (arcs \u00e9lectriques) ou m\u00eame \u00e0 la destruction du g\u00e9n\u00e9rateur ; dans les syst\u00e8mes \u00e0 micro-ondes, la puissance r\u00e9fl\u00e9chie est une mesure de l’efficacit\u00e9 du processus. Plus la r\u00e9flexion est faible, plus la puissance disponible pour le processus est \u00e9lev\u00e9e. Dans les syst\u00e8mes micro-ondes la puissance r\u00e9fl\u00e9chie est absorb\u00e9e par la charge \u00e0 eau de l’isolateur et est \u00e9limin\u00e9e sous forme de chaleur sans mettre en danger les components du r\u00e9acteur plasma.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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    \n \n \n\t\t\t Rencontrez Muegge<\/span>\n\t\t<\/span>\n <\/a>\n <\/div>\n \t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

    La puissance r\u00e9fl\u00e9chie est d\u00e9finie comme la partie de la puissance micro-ondes qui n’est pas absorb\u00e9e par la charge (plasma, mat\u00e9riaux \u00e0 chauffer..) et qui revient au g\u00e9n\u00e9rateur. Dans les proc\u00e9d\u00e9s micro-ondes, il s’agit d’un param\u00e8tre important pour indiquer l’efficacit\u00e9 du transfert d’\u00e9nergie micro-ondes dans la charge. 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