Article de référence | Réf : IN87 v1

Décharge électrique guidée par filamentation
Décharge électrique à fort courant induite dans l'air par filamentation laser

Auteur(s) : Aurélien HOUARD, Yves-Bernard ANDRÉ, André MYSYROWICZ, Michel PELLET

Date de publication : 10 févr. 2008

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

Version en anglais En anglais

Auteur(s)

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

INTRODUCTION

Alors que les trains à grande vitesse connaissent un formidable essor, le captage électrique par le biais d'un pantographe frottant contre une caténaire reste un des talons d'Achille de leur fonctionnement à haute vitesse. Nous avons testé une idée novatrice qui pourrait à terme apporter une solution à ce problème. Il s'agit de capter le courant sans contact mécanique. La liaison caténaire-pantographe se ferait par l'intermédiaire d'un plasma conducteur créé par un laser émettant des impulsions laser ultrabrèves et intenses. Une première série d'expériences effectuées au centre d'essai de la SNCF à Vitry conduit à des résultats prometteurs.

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-in87


Cet article fait partie de l’offre

Conversion de l'énergie électrique

(269 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Présentation
Version en anglais En anglais

3. Décharge électrique guidée par filamentation

Considérons maintenant une autre expérience de laboratoire, où la tension aux bornes des électrodes est progressivement augmentée. Lorsque le champ résultant entre les électrodes atteint 28 kV/cm, une décharge électrique spontanée se produit dans l'air. Elle prend généralement naissance aux endroits où les effets de pointe sont les plus importants. En revanche, en se plaçant environ 30 % au-dessous du seuil de décharge spontanée, on peut déclencher et guider une décharge électrique à l'aide d'un filament laser qui établit le contact (figure 3).

Une caractéristique intéressante de ces décharges guidées est leur reproductibilité. Le temps entre le passage de l'impulsion laser et la décharge fluctue très peu d'un tir à l'autre, contrairement à ce qui se produit dans les décharges induites par un laser plus classique où l'on n'utilise pas de filaments. L'encadré 1 explique le mécanisme à l'origine du déclenchement de la décharge. Comme le montre la figure 4, de magnifiques décharges guidées sur plusieurs mètres ont pu être obtenues en appliquant des tensions de l'ordre du mégavolt .

Par une expérience de diffractométrie couplée à une simulation numérique modélisant l'évolution thermodynamique de la colonne d'air contenant le filament, nous avons pu mettre à jour les procédés impliqués dans le déclenchement de la décharge à l'échelle de la nanoseconde . Même si le filament est ionisé, c'est un assez mauvais conducteur puisque sa résistance linéique est de l'ordre de 4 kΩ/cm (résistivité = 1,2 Ω · cm), ce n'est donc pas le plasma lui-même qui va déclencher la décharge électrique. L'initiation et le guidage de la décharge résultent en fait d'une réduction locale de la densité de l'air sur l'axe.

Cela peut être mis en évidence par une technique de diffractométrie résolue en temps. La diffractométrie résolue en temps consiste à faire traverser le filament par une seconde impulsion de faible intensité dont on enregistre le profil en champ lointain à l'aide d'une caméra. Les variations spatiales de l'indice de réfraction de l'air dues aux variations de densité dans le filament vont induire des figures de diffraction caractéristiques sur le profil du...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 93% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Conversion de l'énergie électrique

(269 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Décharge électrique guidée par filamentation
Sommaire
Sommaire

BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - COUAIRON (A.), MYSYROWICZ (A.) -   Femtosecond filamentation in transparent media  -  . Physics Reports, 441, 47 (2007).

  • (2) - MECHAIN (G.), coll -   Range of plasma filaments created in air by a multi-terawatt femtosecond laser  -  . Optics communications, 247, 171 (2005).

  • (3) - STRICKLAND (D.), MOUROU (G.) -   Compression of amplified chirped optical pulses  -  . Optics Communications, 56, 219 (1985).

  • (4) - TZORTZAKIS (S.), coll -   Femtosecond Laser-guided Electric Discharge in Air  -  . Physical Review E, 64, 57401 (2001).

  • (5) - RODRIGEZ (M.), coll -   Triggering and Guiding High Voltage Discharge by Ohmic Connection through Ionized Filaments Created by Femtosecond Laser Pulses  -  . Optics Letters, 27, 772 (2002).

  • (6) - WILLE (H.), coll -   Teramobile : a Mobile Femtosecond-Terawatt Laser and Detection System  -  , Eur. Phys. J. AP,...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 95% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Conversion de l'énergie électrique

(269 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS