M2 + These ONERA : Développement de la FFE synchrone pour caractériser les écoulements hypersoniques

Envoyé par amelie jarnac 
Dans une phase de rentrée atmosphérique, un objet est soumis à un écoulement hypersonique dont la température atteint plusieurs milliers kelvin et présente un fort déséquilibre thermochimique. Caractériser ces écoulements permettrait de mieux connaitre l’état de l’atmosphère sur certaines phase de vol et de d’affiner les calculs de trajectoire, par exemple dans le cadre de lanceurs réutilisables.

La Fluorescence par Faisceau d’Electrons (FFE) est une technique qui consiste à ioniser les atomes d’un gaz en arrachant des électrons de cœur et à analyser leur désexcitation par fluorescence. L’analyse spectroscopique de cette fluorescence permet de déterminer la composition chimique, de mesurer la densité, la vitesse et les températures de translation et de vibration du gaz étudié [1]. Actuellement, la mise en œuvre de la FFE repose sur des sources d’électrons continues de faible intensité, ce qui contraint son application aux écoulements froids.

Le projet de recherche sera axé sur le développement de la FFE pour les écoulements de rentrée. Pour cela, l’étudiant·e opèrera un caisson à vide et se familiarisera avec deux types de sources d’électrons (une continue et monoénergétique, l’autre pulsée et polyénergétique) développées par l’équipe d’accueil. En s’appuyant sur la source monoénergétique bien établie, il/elle cherchera à déterminer l’influence de l’excitation polyénergétique sur le phénomène fluorescence, en analysant le spectre émis et l’intensité lumineuse. Une caractérisation du faisceau d’électrons à l’aide d’une coupe de faraday pourra être réalisée. Enfin, l’étudiant·e mettra en place une détection synchronisée sur la source d’électrons pulsée pour tester la FFE sur un plasma.

[1] A.K. Mohamed, et al. « Electron Beam Fluorescence in Hypersonic Facilities », Aerospace Lab (2009)

Connaissances et niveau requis :
Physique des plasmas et/ou interaction rayonnement matière et/ou instrumentation souhaitable mais non obligatoire

Ecoles ou établissements souhaités : Master 2 "Physique des Plasmas", "Physique Générale" ou école d'ingénieur avec parcours pertinent

Lieu : Palaiseau
Département/Dir./Serv. : DPHY/FPA
Responsables : Amélie Jarnac et Paul-Quentin Elias (amelie.jarnac@onera.fr, paul-quentin.elias@onera.fr)