Electron transport driven by electron drift instabilities in Hall effect thrusters. - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2006

Electron transport driven by electron drift instabilities in Hall effect thrusters.

Rôle des instabilités électroniques de dérive dans le transport électronique du propulseur à effet Hall.

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Abstract

The Hall effect thruster is a plasma engine used for satellite station-keeping, small orbital corrections and small interplanetary missions. Its principle is based on an electric and magnetic cross-field configuration to accelerate ions to high velocities. A major issue in its modelisation is the anomalous transport of electrons through the magnetic field as the classic diffusion by elec! tron-atom collisions is insufficient. This PhD dissertation is! a theor etical and numerical study showing the existence of electron drift instabilities in the frequency range 10-40 MHz with wavelengths close to the electron Larmor radius (millimeter). These instabilities based on the resonance between the electron cyclotron giration and the drift motion develops in packets of unstable modes in the plane perpendicular to the magnetic field. They are shown to be responsible for a stochastic diffusion of electrons across the magnetic field which corresponds to the anomalous transport properties.
Le propulseur à effet Hall est un moteur à plasma utilisé pour le maintien en orbite et le contrôle d'attitude de satellites, et les petites missions interplanétaires. Son principe est basé sur une configuration de champs électrique et magnétique croisés pour accélérer des ions à hautes vitesses et créer ainsi une poussée. Le confinement des électrons dans une telle configuration, crucial pour son bon fonctionnement, pose le problème théorique de leur transport au travers des lignes de champ magnétique, la diffusion classique due aux collisions électron-neutre étant insuffisante. Ce travail de thèse fait la lumière sur un mécanisme de transport électronique anormal (par opposition à la diffusion classique) par la mise en évidence d'instabilités électroniques de dérive de fréquence 10-40 MHz et de longueurs d'onde de l'ordre du rayon de Larmor électronique (millimétrique) se développant en paquets de modes perpendiculaires au champ magnétique. Ces instabilités, générées par un couplage entre le mouvement cyclotronique des électrons et leur dérive, sont à l'origine d'un processus de diffusion stochastique électronique au travers des lignes de champ magnétique dont les propriétés sont proches de celles attendues dans le cadre du transport anormal.
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Dates and versions

pastel-00002029 , version 1 (28-07-2010)

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  • HAL Id : pastel-00002029 , version 1

Cite

Alexandre Ducrocq. Rôle des instabilités électroniques de dérive dans le transport électronique du propulseur à effet Hall.. Systèmes mésoscopiques et effet Hall quantique [cond-mat.mes-hall]. Ecole Polytechnique X, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨pastel-00002029⟩
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