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High power Pulsed Sputtering HPPMS : convertisseur pour la déposition de film mince

Afin d'étudier les particules fondamentales, le CERN utilise des cavités accélératrices. Celles-ci sont réalisées en cuivre et recouvertes d'une fine couche de niobium pour les rendre supraconductrices. Afin de déposer celle-ci, jusqu'à maintenant, des plasmas générés par des convertisseurs à courant continu étaient utilisés. Le prochain pas est l'utilisation de convertisseurs pulsés à haute puissance HPPMS (High Power Pulsed Magnetron Sputtering). Ce type de convertisseur génère un plasma beaucoup plus dense ce qui augmente le taux d'ionisation, donc le rendement de 1 à plus de 70 %. Il y a cependant quelques inconvénients, notamment le risque d'apparition d'arcs électriques, arcs qui s'avèrent destructeurs pour la pièce en cours de fabrication. Le premier point a consisté en l'étude du comportement électrique du plasma d'abord en mode statique, en ne simulant qu'une seule décharge, puis en mode dynamique, avec une répétition toutes les 10 millisecondes. Ces simulations ont permis d'obtenir un modèle dont les résultats sont suffisamment proches de ceux mesurés lors d'expériences au CERN. Puis l'arc électrique a été modélisé selon un modèle basé sur les équations de Cassie et celles de Mayr. Ensuite, les réactions électriques lors de son apparition ont été analysées dans plusieurs situations dans le but de pouvoir détecter celui-ci avec certitude et le plus rapidement possible. Pour détecter l'arc, on observe la brutale variation de la pente du courant dans le plasma par la mesure de la tension sur une inductance placée en série. L'arc est ainsi dévié en court-circuitant le plasma par l'action d'un interrupteur commandé par un système logique. Ce système a pour but d'éviter les conséquences néfastes de l'apparition de l'arc. Enfin, l'énergie encore stockée dans le condensateur au moment de cette coupure a été récupérée afin de soulager le système de recharge dudit condensateur.