EP3560299A1 - Réacteur plasma de décharge à barrière diélectrique - Google Patents

Réacteur plasma de décharge à barrière diélectrique

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EP3560299A1
EP3560299A1 EP17832277.2A EP17832277A EP3560299A1 EP 3560299 A1 EP3560299 A1 EP 3560299A1 EP 17832277 A EP17832277 A EP 17832277A EP 3560299 A1 EP3560299 A1 EP 3560299A1
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EP
European Patent Office
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outer tube
high voltage
tube
reactor
dielectric material
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Application number
EP17832277.2A
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German (de)
English (en)
Other versions
EP3560299B1 (fr
Inventor
Franck Jean Louis CLEMENT
Laurent Christian Noël MARLIN
Michel Patrick Sylvestre MANGIN
Bernard Held
Fanny GIRARD-SAHUN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Pau et des Pays de lAdour
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Pau et des Pays de lAdour
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Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Universite de Pau et des Pays de lAdour filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Publication of EP3560299A1 publication Critical patent/EP3560299A1/fr
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Publication of EP3560299B1 publication Critical patent/EP3560299B1/fr
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/2406—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes
    • H05H1/2443—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes the plasma fluid flowing through a dielectric tube
    • H05H1/246—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes the plasma fluid flowing through a dielectric tube the plasma being activated using external electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/2406—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes

Definitions

  • the present invention relates to a dielectric barrier discharge plasma reactor for the production of cold plasma at atmospheric pressure.
  • the invention is particularly applicable in the following fields: biomedical, sterilization, medicine, dermatology, cosmetics, material treatment, surface or deposit functionalization, depollution, food processing , germination, illumination, fast switching, flow modification, detection or metrology of nanoparticles.
  • DBD Dielectric barrier discharges
  • DBDs are often characterized by non-homogeneous plasma structures of the filament type.
  • the inhomogeneous and filamentary nature of the plasma may be inadequate for some applications, for example in the case of certain surface treatments where it is important that the surface be treated uniformly.
  • the invention aims to solve these problems by providing a dielectric barrier discharge plasma reactor capable of generating a cold plasma at atmospheric pressure without requiring draconian conditions surrounding the generation of the discharge.
  • a dielectric barrier discharge plasma reactor comprising an enclosure subjected to atmospheric pressure and having at least one plasmagene gas inlet port and at least one cold plasma outlet port at atmospheric pressure.
  • the reactor is characterized in that the enclosure further comprises an inner tube and an outer tube.
  • the inner tube and the outer tube are of the dielectric type, each comprising an upper end, a lower end and a wall with an inner surface and an outer surface, the upper end of the inner tube being coupled to the inlet port of the a plasmagenic gas, the upper end of the outer tube being hermetically sealed and having the inner tube passing therethrough, the lower end of the inner tube being open and the lower end of the outer tube being coupled to the cold plasma outlet opening to atmospheric pressure.
  • the inner tube and the outer tube are arranged so that at least a portion of the inner tube extends inside the outer tube parallel to the longitudinal axis of the outer tube and so as to define a diffusion space and an annular space.
  • the diffusion space is formed inside the outer tube between the lower end of the inner tube and the lower end of the outer tube, and the annular space is formed between the outer surface of the inner tube wall and the inner tube.
  • inner surface of the wall of the outer tube, the enclosure further comprises
  • first high voltage electrode and a ground electrode spaced apart by an inter-electrode gap in which at least a first dielectric material is arranged
  • a high voltage power supply input port coupled to the high voltage electrode, and capable of being coupled to a first high voltage supply so as to allow the generation of an electric discharge in the inter-electrode space;
  • At least a portion of the inner tube is disposed as close as possible to the high voltage electrode, and extends through the first dielectric material and the ground electrode, and
  • At least a portion of the outer tube extends through the ground electrode.
  • the lower end of the inner tube and the lower end of the outer tube extend outside the chamber via the cold plasma outlet orifice at atmospheric pressure.
  • the enclosure further comprises at least one surrounding fluid inlet port coupled to tm at least one passage extending through the wall of the outer tube.
  • the passage extends substantially perpendicular to the longitudinal axis of the outer tube.
  • the passage extends substantially obliquely to the longitudinal axis of the outer tube.
  • the passage is disposed at a level between the first dielectric material and the ground electrode.
  • the upper end of the outer tube is located between the first dielectric material and the ground electrode.
  • the high voltage electrode, the first dielectric material and the ground electrode are each in the form of a plate. circular, oval or polygonal.
  • the length of the plate of the first dielectric material is longer than that of the plates of the high voltage and ground electrodes.
  • the enclosure further comprises an enclosure body molded in a second dielectric material.
  • the enclosure body consists of a single piece.
  • the enclosure body consists of three parts,
  • the first part comprising the plasma gas inlet orifice, the high voltage electrode and the first dielectric material
  • the second part comprising the surrounding fluid inlet orifice and the passage extending through the wall of the outer tube
  • the third part comprising the ground electrode and the cold plasma outlet orifice at atmospheric pressure.
  • the first dielectric material, the inner tube and the outer tube are made of quartz glass and the second dielectric material is made of plastic, PTFE, PFA or FEP type.
  • the high voltage electrode and the ground electrode are made of brass.
  • the reactor comprises a second high voltage electrode fixed around all or part of the outer surface of the wall of the outer tube.
  • the second high voltage electrode is adapted to be coupled to a second high voltage power supply and to a different mass of the ground electrode so as to allow the generation of an electric discharge in the outer tube, in a direction perpendicular to the median longitudinal axis of the outer tube.
  • Figure 1 shows a reactor according to a first implementation of the invention.
  • FIG. 1 shows the reactor of Figure 1 according to another embodiment of the invention.
  • Figures 3A and 3B show a cross-sectional view detailing the high voltage power supply and the grounding.
  • Figure 4 shows a second implementation of the invention.
  • Figure 5 shows a third implementation of the invention.
  • FIGS 6A and 6B show particular arrangements of the inner and outer tubes of the invention.
  • the example of Figure 1 illustrates a dielectric barrier discharge plasma reactor 100 for processing a target.
  • the target may comprise a physical material such as a solid material, a living tissue or a volume of fluid.
  • the reactor 100 comprises a sealed enclosure 1 10 subjected to atmospheric pressure.
  • the sealed enclosure 1 10 comprises a plasmagene gas inlet port 1 1 1 and a cold plasma outlet port at atmospheric pressure 1 12.
  • the plasmagene gas inlet 1 1 1 is intended to be coupled to a plasmagene gas source 120.
  • the plasmagene gas source 120 may comprise a rare gas, a mixture of rare gases (typically Helium He, argon Ar, etc.) or a mixture of one or more noble gases with one or more molecular gases. (typically oxygen O 2, hydrogen H 2, carbon tetrafluoride CF 4, sulfur hexafluoride SF 6, nitrogen 2 and / or water vapor H 2 O, etc.), that is to say present in low concentration relative to the concentration of rare gas (s).
  • a carrier gas from the plasma gas source 120 is injected into the plasma inlet 1 1 1 gas inlet.
  • the flow rate of the carrier gas is of the order of one liter per minute.
  • the cold plasma outlet orifice 1 12 at atmospheric pressure is provided to conduct a cold plasma at atmospheric pressure produced by the reactor 100 to the outside of the hermetic enclosure 1 10.
  • the sealed chamber 1 10 further comprises an inner tube 1 13 and an outer tube 4.
  • the inner tube 1 13 and the outer tube 1 14 are made of a material
  • Each of the inner tubes 1 13 and outer 1 14 has a length and a wall thickness. The length of the inner and outer tubes 13 and 14 is determined between an upper end of the tube and a lower end of the tube, while the wall thickness is determined between an inner wall surface and an outer wall surface.
  • the inner tube 1 13 has a length to thickness ratio not exceeding 30, preferably between 20 and 27 and advantageously between 24 and 26 while the outer tube 1 14 has a length to thickness ratio. thickness not exceeding 30, preferably between 20 and 27 and advantageously between 24 and 26.
  • the length of the outer tube 1 14 is greater than that of the inner tube 3.
  • the upper end of the inner tube 1 13 is coupled to the plasma gas inlet 1 1 1,
  • the upper end of the outer tube 1 14 is hermetically sealed, the lower ends of the inner tubes 13 and outer tubes 14 are open, and
  • the lower end of the outer tube 1 14 is coupled to the cold plasma outlet orifice at atmospheric pressure 1 12.
  • the inner tubes 1 13 and outer 1 14 are arranged so that at least a portion of the inner tube 1 13 extends inside the outer tube 1 14 coaxially to the longitudinal axis. of the outer tube 1 14 and so as to define a diffusion space ED and an annular space EA.
  • the diffusion space ED is formed inside the outer tube 1 14 between the lower end of the inner tube 1 13 and the lower end of the outer tube 1 14 while the annular space EA is formed between the outer surface of the wall of the inner tube 1 13 and the inner surface of the wall of the outer tube 1 14.
  • the diameter of the outer tube 1 14 is large enough to accommodate the inner tube 1 13 inside .
  • the diameter ratio between the outer diameter of the inner tube 1 13 and the inner diameter of the outer tube 1 14 exceeding 30%, preferably between 35 and 65%.
  • the inner tubes 13 13 and external 1 14 are arranged entirely in the hermetic enclosure 110.
  • FIG. 2 it is possible to envisage an implementation of the reactor 100 of FIG. 1 in which the lower end of the inner tube 1 13 and the lower end of the outer tube 1 14 extend. outside the hermetic enclosure 1 10 via the cold plasma outlet orifice at atmospheric pressure 1 12. This has the effect of allowing to bring as close as possible the cold plasma at diffuse atmospheric pressure generated by the reactor 100, the target to be treated.
  • a plug covering the target (not shown).
  • the cap may be completely airtight or partially sealed in order to prevent too much confinement. This arrangement can be advantageously used when the target to be treated is small and not bulky.
  • the reactor 100 is arranged to generate an electric discharge necessary for the production of a cold plasma at atmospheric pressure in the inner tube 1 13.
  • the reactor 100 is arranged according to a plan-plane configuration comprising a high voltage electrode 1 and a ground electrode 1 16 spaced apart by an inter-electrode gap in which at least a first dielectric material 1 17 is disposed.
  • the electrodes 1 15 and 1 16 consist of an electrically conductive material having a
  • Res st court of about 10 to 10 Om "Qm for example, made of a metal or a metal alloy.
  • the electrodes 1 15 and 1 6 are made of tungsten, stainless steel 316L, copper, aluminum, brass or a catalytic catalytic material.
  • the first dielectric material 1 17 is made of an electrical insulating material similar to that used, above, for the inner tubes 1 13 and external 14.
  • At least one portion of the inner tube 1 13 is disposed as close as possible to the high voltage electrode 1 15.
  • the inner tube 13 extends through the first dielectric material 1 17 and
  • at least a portion of the outer tube 1 14 extends through the ground electrode 1 16.
  • a hole is formed in the high voltage electrode 1 15, the first dielectric material 1 17 and the ground electrode 1 16, to accommodate the particular arrangement of the inner tube 1 13 and external 1 14.
  • the passage to the outer tube 1 14 is disposed at a level between the first dielectric material 1 17 and the ground electrode 1 16. Nevertheless, the passage leading to the outer tube 1 14 may be disposed at any other level of the outer tube 1 14, preferably at a level which is above the lower end of the inner tube 1 13.
  • the reactor 100 also comprises a high-voltage power supply input port 1 1 1 1 coupled to the high-voltage electrode 1 15 (FIG. 3a) and a setting port. to the ground 1 1 12 coupled to the ground electrode 1 16 ( Figure 3b).
  • the coupling with the high voltage electrode 1 15 and with the ground electrode 1 16 is made by welding, in particular by welding with tin.
  • the high voltage supply HT delivers a voltage of several kV, for example between 1 kV and 20 kV from a sinusoidal type signal, pulsed or chopped.
  • the high voltage electrode 1 15, the first dielectric material 1 17 and the ground electrode 1 16 are each in the form of a circular plate, oval or polygonal.
  • the length of the plate of the first dielectric material 1 17 is longer than that of the plates of the high voltage and ground electrodes 1 16. This has the effect of avoid the formation of an electric arc between the electrodes 1 15 and 1 16 by limiting the peak effects.
  • the gaseous environment of the ambient air in which a cold plasma is propagated at atmospheric pressure such as that generated by the reactor 100, can have a significant impact on the variability of the effects obtained on a reactor. target to be treated. Then there is the problem of the reproducibility of cold plasmas at atmospheric pressure. In this respect, it is important to be able to control the gaseous environment prevailing around such a plasma in order to regulate the chemical reactivity in the gas phase.
  • the sealed enclosure 1 10 comprises a surrounding fluid inlet port 1 18 coupled to a passage 1 19 extending through the wall of the outer tube 1 14.
  • the surrounding fluid inlet port 1 18 is intended to be coupled to a source of surrounding fluid 130.
  • the coupling is achieved through a straight stitching.
  • the source of surrounding fluid 1 18 may consist of a pure gas, a mixture of pure gases (typically nitrogen N, oxygen O, methane CH4, carbon gases, hydrogen H2 , fluorinated gases, monomer gases, etc.), a pulverized liquid (e.g. loaded with target treatment particles), or a mixture of one or more pure gases with one or more pulverized liquids.
  • a surrounding fluid from the source of surrounding fluid 130 is injected into the surrounding fluid inlet port 1 18.
  • the incoming flow of the surrounding fluid is from the order of a few tens of cubic centimeters per minute.
  • the surrounding fluid injected into the surrounding fluid inlet 1 circulates in the annular space EA and then leads into ED diffusion space to mix with the cold plasma at atmospheric pressure generated in the inner tube 1 13.
  • This has the effect of allowing control of the environment of generation of the cold plasma at atmospheric pressure and therefore of its reactivity chemical against a given target.
  • the upper end of the outer tube 1 14 is located between the first dielectric material 1 17 and the ground electrode 1 16.
  • the upper end of the outer tube 1 14 can also be located outside the interelectrode space.
  • the passage extends substantially perpendicular to the longitudinal axis of the outer tube 1 14. In another example, the passage extends substantially obliquely to the longitudinal axis of the outer tube 1 14.
  • the sealed chamber 1 10 further comprises a housing body C molded in a second dielectric material.
  • the enclosure body makes it possible to maintain the various elements constituting the reactor 100 in the hermetic enclosure 1 10.
  • the second dielectric material is made of plastic, of the fluoropolymer type (PTFE, PFA or FEP).
  • the enclosure body C consists of a single piece.
  • the enclosure body C consists of three parts. In that case,
  • the first part comprises the plasmagene gas inlet orifice 1 1 1, the high voltage electrode 1 15 and the first dielectric material 1 17,
  • the second part comprises the surrounding fluid inlet opening 1 18 and the passage 1 19 extending through the wall of the outer tube 1 14, and
  • the third part comprises the ground electrode 1 16 and the cold plasma outlet orifice at atmospheric pressure.
  • the three parts can be machined separately before being assembled.
  • the three parts can be assembled to form the enclosure body C, thanks to fastening means such as screws.
  • the reactor 100 has been described as comprising a plasma gas inlet 1 1 1 and a surrounding fluid inlet port 1 18.
  • other configurations are possible.
  • the hermetic enclosure 1 10 may comprise a plurality of reactors 100.
  • the hermetic enclosure 1 10 comprises an enclosure body C consisting of three parts P1, P2 and P3 in which two reactors 100 are arranged.
  • the reactor 100 comprises an enclosure body C consisting of three parts P1, P2 and P3 in which Six reactors 100 are arranged.
  • the arrangement of a plurality of reactors 100 according to the invention is particularly advantageous since only one high-voltage supply HT supplies power to all the reactors 100. It is therefore not necessary to use of as many high-voltage power supplies as of reactors 100.
  • the use of the second insulating material in the constitution of the enclosure body C makes it possible to guarantee the independent generation of several cold plasmas at atmospheric pressure. America.
  • Figure 6a shows a view from above. such a configuration in which four passages may be coupled to one or more surrounding fluid inlet ports 1 18.
  • the plurality of passages leading to the outer tube 1 14 are disposed at different levels. of the outer tube 1 14.
  • the energy transmitted in the cold plasma at atmospheric pressure.
  • the objective of such an implementation It consists in acting on the reactivity of the target to be treated by allowing the control of the production of the reactive species produced in the gas phase.
  • the axis central of propagation of the cold plasma at atmospheric pressure corresponds to the median longitudinal axis of the outer tube 1 14 passing substantially in the middle of the outer tube 1 14.
  • the high voltage metal electrode is fixed on at least a portion of the outer surface of the wall of the outer tube 1.
  • the high voltage metal electrode is formed in a metal ring that covers all or part of the outer surface of the wall of the outer tube 1 14.
  • the high voltage metal electrode is formed in a metal tape that covers all or part of the outer surface of the wall of the 14. Then, when the reactor 100 is in operation, the high voltage metal electrode is electrically biased with a high voltage supply (not shown) which is decoupled from the high voltage supply HT of the reactor 100.
  • different masses are used for the grounding of the high-voltage metal electrode and for the grounding of the ground electrode 1 16.
  • the high voltage metal electrode is biased with a high voltage supply of positive or negative voltage.
  • the high voltage supply delivers a DC or AC voltage.
  • the high voltage supply delivers a voltage from a sinusoidal type signal, pulsed or chopped.
  • a high voltage source delivering a DC voltage of 100V to 500V DC was used.

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Abstract

L'invention concerne un réacteur plasma de décharge à barrière diélectrique (100) comprenant une enceinte (110) soumise à la pression atmosphérique et ayant au moins un orifice d'entrée de gaz plasmagène (111) et au moins un orifice de sortie de plasma froid à pression atmosphérique (112). Le réacteur est caractérisé en ce que l'enceinte comprend en outre, un tube interne (113) et un tube externe (114) agencés de sorte qu'au moins une portion du tube interne s'étend à l'intérieur du tube externe de manière parallèle à l'axe longitudinal du tube externe et de façon à définir, un espace de diffusion (ED), formé à l'intérieur du tube externe entre l'extrémité inférieure du tube interne et l'extrémité inférieure du tube externe, et un espace annulaire (EA), formé entre la surface externe de la paroi du tube interne et la surface interne de la paroi du tube externe. Cet agencement permet de rendre un plasma froid à pression atmosphérique généré dans le tube interne, plus diffus dans l'espace de diffusion.

Description

Titre : Réacteur plasma de décharge à barrière diélectrique
Description
Domaine technique
[001] La présente invention concerne un réacteur plasma de décharge à barrière diélectrique pour la production de plasma froid à pression atmosphérique.
[002] L'invention trouve notamment application dans les domaines suivants : le biomédical, la stérilisation, la médecine, la dermatologie, la cosmétique, le traitement de matériaux, la fonctionnalisation de surface ou de dépôt, la dépollution, l'agro-alimentaire, la germination, l'éclairage, la commutation rapide, la modification d'écoulement, la détection ou encore la métrologie de nanoparticules.
Technique antérieure
[003] Les décharges à barrière diélectrique (DBD) sont connues depuis longtemps, notamment pour leur capacité à générer des plasmas froids hors équilibre à des pressions élevées en évitant la transition vers un régime d'arc.
[004] Les DBD sont souvent caractérisées par des structures de plasma non homogènes de type filamentaire. Cependant, la nature non homogène et filamentaire du plasma peut être inadéquate pour certaines applications, par exemple dans le cas de certains traitements de surface où il est important que la surface soit traitée de manière uniforme.
[005] De nombreux travaux ont été consacrés à la recherche de conditions de DBD dans lesquelles le plasma pouvait rester homogène à pression atmosphérique. Toutefois, ces conditions sont assez drastiques, car elles nécessitent l'utilisation de gaz rares comme l'hélium en plus du respect de certaines restrictions au niveau de la distance interélectrodes, de la pression, de la tension appliquée ainsi que de la fréquence à utiliser. Par exemple, on peut obtenir une DBD homogène dans l'hélium à pression atmosphérique pour une distance entre deux diélectriques de 5 mm et une tension d'amplitude 1 kV et de fréquence 10 kHz. Toutefois, si la fréquence est diminuée à 1 kHz, la décharge devient inhomogène et on observe la présence de filaments.
[006] Cette situation n'est pas satisfaisante, car les conditions requises sont si délicates à respecter qu'elles constituent un frein sérieux au développement de projets dans le domaine des plasmas homogènes.
Résumé de l'invention
[007] L'invention vise à résoudre ces problèmes en proposant un réacteur plasma de décharge à barrière diélectrique capable de générer un plasma froid à pression atmosphérique sans nécessiter de conditions draconiennes entourant la génération de la décharge.
[008] À cet effet, il est proposé un réacteur plasma de décharge à barrière diélectrique comprenant une enceinte soumise à la pression atmosphérique et ayant au moins un orifice d'entrée de gaz plasmagène et au moins un orifice de sortie de plasma froid à pression atmosphérique. Le réacteur est caractérisé en ce que l'enceinte comprend en outre un tube interne et un tube externe. Le tube interne et le tube externe sont du type diélectrique, chacun comprenant une extrémité supérieure, une extrémité inférieure et une paroi avec une surface intérieure et une surface extérieure, l'extrémité supérieure du tube interne étant couplée à l'orifice d'entrée de gaz plasmagène, l'extrémité supérieure du tube externe étant fermée hermétiquement et étant traversée par le tube interne, l'extrémité inférieure du tube interne étant ouverte et l'extrémité inférieure du tube externe étant couplée à l'orifice de sortie de plasma froid à pression atmosphérique. En outre, le tube interne et le tube externe sont agencés de sorte qu'au moins une portion du tube interne s'étend à l'intérieur du tube externe de manière parallèle à l'axe longitudinal du tube externe et de façon à définir un espace de diffusion et un espace annulaire. L'espace de diffusion est formé à l'intérieur du tube externe entre l'extrémité inférieure du tube interne et l'extrémité inférieure du tube externe, et l'espace annulaire est formé entre la surface externe de la paroi du tube interne et la surface interne de la paroi du tube externe, l'enceinte comprend en outre,
- une première électrode haute tension et une électrode de masse, espacées par un espace inter-électrodes dans lequel au moins un premier matériau diélectrique est disposé,
- un orifice d'entrée d'alimentation électrique haute tension couplé à l'électrode haute tension, et apte à être couplé à une première alimentation haute tension de façon à permettre la génération d'une décharge électrique dans l'espace inter-électrodes, et dans laquelle,
- au moins une portion du tube interne est disposée au plus près de l'électrode haute tension, et s'étend à travers le premier matériau diélectrique et l'électrode de masse, et
- au moins une portion du tube externe s'étend à travers l'électrode de masse.
[009] Selon une première caractéristique possible, l'extrémité inférieure du tube interne et l'extrémité inférieure du tube externe s'étendent en dehors de l'enceinte via l'orifice de sortie de plasma froid à pression atmosphérique.
[0010] Selon une deuxième caractéristique possible, l'enceinte comprend en outre au moins un orifice d'entrée de fluide environnant couplé à tm au moins un passage s'étendant à travers la paroi du tube externe. Dans un exemple, le passage s'étend de manière sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal du tube externe. Dans un autre exemple, le passage s'étend de manière sensiblement oblique à l'axe longitudinal du tube externe. De préférence, le passage est disposé à un niveau situé entre le premier matériau diélectrique et l'électrode de masse.
[001 1] Dans un exemple de la deuxième caractéristique possible, l'extrémité supérieure du tube externe est située entre le premier matériau diélectrique et l'électrode de masse.
[0012] Selon une troisième caractéristique possible, l'électrode haute tension, le premier matériau diélectrique et l'électrode de masse se présentent chacun sous la forme d'une plaque circulaire, ovale ou polygonale. Dans un exemple, la longueur de la plaque du premier matériau diélectrique est plus longue que celle des plaques des électrodes haute tension et de masse.
[0013] De préférence, l'enceinte comprend en outre un corps d'enceinte moulé dans un deuxième matériau diélectrique. Dans un premier exemple, le corps d'enceinte est constitué d'une seule pièce. Dans un deuxième exemple, le corps d'enceinte est constitué de trois pièces,
- la première pièce comprenant l'orifice d'entrée de gaz plasmagène, l'électrode haute tension et le premier matériau diélectrique,
- la deuxième pièce comprenant l'orifice d'entrée de fluide environnant et le passage s'étendant à travers la paroi du tube externe, et
- la troisième pièce comprenant l'électrode de masse et l'orifice de sortie de plasma froid à pression atmosphérique.
[0014] De préférence, le premier matériau diélectrique, le tube interne et le tube externe sont en verre de quartz et le deuxième matériau diélectrique est en matière plastique, du type PTFE, PFA ou FEP.
[0015] De préférence, l'électrode haute tension et l'électrode de masse sont en laiton.
[0016] Selon une quatrième caractéristique possible, le réacteur comprend une deuxième électrode haute tension fixée autour de tout ou partie de la surface externe de la paroi du tube externe. La deuxième électrode haute tension est apte à être couplée à une deuxième alimentation haute tension et à une masse différente de l'électrode de masse de façon à permettre la génération d'une décharge électrique dans le tube externe, selon une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal médian du tube externe.
Brève description des dessins
[0017] Les caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre et en référence aux dessins annexés, donnés à titre illustratif et nullement limitatif.
[0018] La figure 1 représente un réacteur selon une première mise en œuvre de l'invention.
[0019] La figure 2 représente le réacteur de la figure 1 selon une autre mise en œuvre de l'invention.
[0020] Les figures 3A et 3B représentent une vue en coupe transversale détaillant l'alimentation haute tension et la mise à la masse.
[0021] La figure 4 représente une deuxième mise en œuvre de l'invention.
[0022] La figure 5 représente une troisième mise en œuvre de l'invention.
[0023] Les figures 6A et 6B représentent des agencements particuliers des tubes internes et externes de l'invention.
[0024] Dans ces figures, des références identiques ou analogues d'une figure à une autre désignent des éléments identiques ou analogues. Pour des raisons de clarté, les éléments représentés ne sont pas à l'échelle les uns par rapport aux autres, sauf mention contraire. Description des modes de réalisation
[0025] L'exemple de la figure 1 illustre un réacteur plasma de décharge à barrière diélectrique 100 permettant de traiter une cible. Par exemple, la cible peut comprendre une matière physique tel un matériau solide, un tissu vivant ou un volume de fluide.
[0026] Le réacteur 100 comprend une enceinte hermétique 1 10 soumise à la pression atmosphérique. L'enceinte hermétique 1 10 comprend un orifice d'entrée de gaz plasmagène 1 1 1 et un orifice de sortie de plasma froid à pression atmosphérique 1 12.
[0027] L'orifice d'entrée de gaz plasmagène 1 1 1 est destiné à être couplé à une source de gaz plasmagène 120. Dans l'exemple de la figure 1 , le couplage est réalisé grâce à un piquage droit. Toutefois, d'autres types courants de piquage et de raccordement peuvent être utilisés. La source de gaz plasmagène 120 peut comprendre un gaz rare, un mélange de gaz rares (typiquement de l'hélium He, de l'argon Ar, etc.) ou un mélange d'un ou plusieurs gaz rares avec un ou plusieurs gaz moléculaires (typiquement de l'oxygène 02, de l'hydrogène H2, du Tétrafluorure de carbone CF4, de l'hexafluorure de soufre SF6, de l'azote 2 et/ou de la vapeur d'eau H20, etc..) minoritaires, c'est-à-dire présents en faible concentration par rapport à la concentration de gaz rare(s).
[0028] Ainsi, lorsque ie réacteur 00 est en opération, un gaz vecteur provenant de la source de gaz plasmagène 120 est injecté dans l'orifice d'entrée de gaz plasmagène 1 1 1 . De préférence, le débit entrant du gaz vecteur est de l'ordre d'un litre par minute.
[0029] L'orifice de sortie de plasma froid à pression atmosphérique 1 12 est prévu pour mener un plasma froid à pression atmosphérique produit par le réacteur 100 vers l'extérieur de l'enceinte hermétique 1 10.
[0030] Dans la figure 1 , l'enceinte hermétique 1 10 comprend en outre, un tube interne 1 13 et un tube externe 4. Le tube interne 1 13 et ie tube externe 1 14 sont constitués d'un matériau
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isolant électrique d'une résistiviié supérieure à 10 ' Ω.ηι, comme, par exemple, une céramique, du quartz, de l'alumine, de la silice (SIC) ou du nitrure de bore. Chacun des tubes interne 1 13 et externe 1 14 présente une longueur et une épaisseur de paroi. La longueur des tubes interne 1 13 et externe 1 14 est déterminée entre une extrémité supérieure de tube et une extrémité inférieure de tube, tandis que l'épaisseur de paroi est déterminée entre une surface intérieure de paroi et une surface extérieure de paroi.
[0031 ] Selon l'invention, ie tube interne 1 13 présente un rapport longueur sur épaisseur ne dépassant pas 30, de préférence compris entre 20 et 27 et avantageusement compris entre 24 et 26 tandis que le tube externe 1 14 présente un rapport longueur sur épaisseur ne dépassant pas 30, de préférence compris entre 20 et 27 et avantageusement compris entre 24 et 26. En outre, de préférence, la longueur du tube externe 1 14 est plus grande que celle du tube interne 3.
[0032] Comme on peut ie voir dans la figure 1 :
- l'extrémité supérieure du tube interne 1 13 est couplée à l'orifice d'entrée de gaz plasmagène 1 1 1 ,
- l'extrémité supérieure du tube externe 1 14 est fermée hermétiquement, - les extrémités inférieures des tubes internes 1 13 et externes 1 14 sont ouvertes, et
- l'extrémité inférieure du tube externe 1 14 est couplée à l'orifice de sortie de plasma froid à pression atmosphérique 1 12.
[0033] En outre, les tubes interne 1 13 et externe 1 14 sont agencés de sorte qu'au moins une portion du tube interne 1 13 s'étend à l'intérieur du tube externe 1 14 de manière coaxiale à l'axe longitudinal du tube externe 1 14 et de façon à définir un espace de diffusion ED et un espace annulaire EA. L'espace de diffusion ED est formé à l'intérieur du tube externe 1 14 entre l'extrémité inférieure du tube interne 1 13 et l'extrémité inférieure du tube externe 1 14 tandis que l'espace annulaire EA est formé entre la surface externe de la paroi du tube interne 1 13 et la surface interne de la paroi du tube externe 1 14. En d'autres termes, le diamètre du tube externe 1 14 est suffisamment grand pour pouvoir y loger le tube interne 1 13 à l'intérieur. Selon l'invention, le rapport de diamètre entre le diamètre extérieur du tube interne 1 13 et le diamètre interne du tube externe 1 14 dépassant 30%, de préférence compris entre 35 et 65 %.
[0034] Avec cet agencement particulier, il a été trouvé qu'un plasma froid à pression atmosphérique généré dans le tube interne 1 13 devient diffus dans l'espace de diffusion ED. En pratique, un tel plasma prend la forme d'une plume à l'intérieur du tube externe 1 14 et également à l'extérieur du réacteur 100, dans l'air ambiant. Cet agencement a donc pour effet de transformer le caractère filamentaire d'un plasma froid à pression atmosphérique en un plasma froid à pression atmosphérique présentant un caractère plus diffus.
[0035] Dans l'exemple de la figure 1 , on note que les tubes interne 1 13 et externe 1 14 sont disposés entièrement dans l'enceinte hermétique 110. Toutefois, d'autres variantes de mise en œuvre peuvent être envisagées. Par exemple, comme l'illustre la figure 2, il peut être envisagé une mise en œuvre du réacteur 100 de la figure 1 dans lequel l'extrémité inférieure du tube interne 1 13 et l'extrémité inférieure du tube externe 1 14 s'étendent en dehors de l'enceinte hermétique 1 10 via l'orifice de sortie de plasma froid à pression atmosphérique 1 12. Ceci a pour effet de permettre de rapprocher le plus possible le plasma froid à pression atmosphérique diffus généré par le réacteur 100, de la cible à traiter. Dans une mise en œuvre particulière permettant d'exposer le plasma encore plus près de la cible à traiter, il est possible d'adjoindre à l'extrémité inférieure du tube externe 1 14, un bouchon recouvrant la cible (non représenté). Par exemple, le bouchon peut être totalement hermétique ou partiellement hermétique afin d'éviter un trop grand confinement. Cet agencement peut être avantageusement utilisée lorsque la cible à traiter est de petite taille et peu volumineuse.
[0036] De retour à la figure 1 , le réacteur 100 est agencé de manière à générer une décharge électrique nécessaire à la production d'un plasma froid à pression atmosphérique dans le tube interne 1 13. Pour cela, le réacteur 100 est agencé selon une configuration plan-plan comprenant une électrode haute tension 1 15 et une électrode de masse 1 16, espacées par un espace inter-électrodes dans lequel au moins un premier matériau diélectrique 1 17 est disposé.
[0037] Les électrodes 1 15 et 1 16 sont constituées d'un matériau conducteur électrique ayant une
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rés stivité de l'ordre 10 O.m à 10 " Q.m, par exemple, constitué d'un métal ou d'un alliage de métaux. Par exemple, les électrodes 1 15 et 1 6 sont constituées de tungstène, d'acier inoxydable 316L, de cuivre, d'aluminium, de laiton ou d'un matériau catalytique conducteur.
[0038] Le premier matériau diélectrique 1 17 est constitué d'un matériau isolant électrique similaire à celui utilisé, ci-dessus, pour les tubes interne 1 13 et externe 14.
[0039] En outre, dans la figure 1 , au moins une portion du tube interne 1 13 est disposée au plus près de l'électrode haute tension 1 15. Le tube interne 13 s'étend à travers le premier matériau diélectrique 1 17 et l'électrode de masse 1 16. En outre, au moins une portion du tube externe 1 14 s'étend à travers l'électrode de masse 1 16. En d'autres termes, un trou est ménagé dans l'électrode haute tension 1 15, le premier matériau diélectrique 1 17 et l'électrode de masse 1 16, afin d'y loger l'agencement particulier des tubes interne 1 13 et externe 1 14.
[0040] Dans l'exemple de la figure 1 , le passage menant au tube externe 1 14 est disposé à un niveau situé entre le premier matériau diélectrique 1 17 et l'électrode de masse 1 16. Néanmoins, le passage menant au tube externe 1 14 peut être disposé à tout autre niveau du tube externe 1 14, de préférence à un niveau qui se situe au-dessus de l'extrémité inférieure du tube interne 1 13.
[0041] Enfin, en liaison avec la figure 3, le réacteur 100 comprend également un orifice d'entrée d'alimentation électrique haute tension 1 1 1 1 couplé à l'électrode haute tension 1 15 (figure 3a) et un orifice de mise à la masse 1 1 12 couplé à l'électrode de masse 1 16 (figure 3b). Dans l'exemple de la figure 3, le couplage avec l'électrode haute tension 1 15 et avec l'électrode de masse 1 16 est réalisé par soudure, en particulier par soudure à l'étain.
[0042] Avec cet agencement, lorsque le réacteur 100 est en opération, l'électrode haute tension
1 15 est apte à être couplée à une alimentation haute tension HT de façon à permettre la génération d'une décharge électrique dans l'espace inter-électrodes afin de produire un plasma froid à pression atmosphérique en ionisant le gaz vecteur qui circule dans le tube interne 1 13. De préférence, l'alimentation haute tension HT délivre une tension de plusieurs kV, par exemple entre 1 kV et 20 kV à partir d'un signal du type sinusoïdal, puisé ou haché.
[0043] Dans une mise en œuvre particulière, l'électrode haute tension 1 15, le premier matériau diélectrique 1 17 et l'électrode de masse 1 16 se présentent chacun sous la forme d'une plaque circulaire, ovale ou polygonale. Dans un exemple de cette mise en œuvre, comme illustré dans la figure 1 , la longueur de la plaque du premier matériau diélectrique 1 17 est plus longue que celle des plaques des électrodes haute tension et de masse 1 16. Ceci a pour effet d'éviter la formation d'un arc électrique entre les électrodes 1 15 et 1 16 en limitant les effets de pointe. [0044] Il a été remarqué que l'environnement gazeux de l'air ambiant, dans lequel se propage un plasma froid à pression atmosphérique tel que celui généré par le réacteur 100, peut avoir un impact important sur la variabilité des effets obtenus sur une cible à traiter. Il se pose alors le problème de la reproductibilité des plasmas froids à pression atmosphérique. À ce titre, il est important de pouvoir contrôler l'environnement gazeux régnant autour d'un tel plasma afin de réguler la réactivité chimique en phase gazeuse.
[0045] Pour cela, dans une mise en œuvre particulière de l'invention, l'enceinte hermétique 1 10 comprend un orifice d'entrée de fluide environnant 1 18 couplé à un passage 1 19 s'étendant à travers la paroi du tube externe 1 14.
[0046] L'orifice d'entrée de fluide environnant 1 18 est destiné à être couplé à une source de fluide environnant 130. Dans l'exemple de la figure 1 , le couplage est réalisé grâce à un piquage droit. Toutefois, d'autres types courants de piquage et de raccordement peuvent être utilisés. La source de fluide environnant 1 18 peut être constituée d'un gaz pur, d'un mélange de gaz purs (typiquement de l'azote N, de l'oxygène O, du méthane CH4, des gaz carbonés, de l'hydrogène H2, des gaz fluorés, des gaz de monomères etc.), d'un liquide pulvérisé (par exemple chargé en particules de traitement de la cible) ou d'un mélange d'un ou plusieurs gaz purs avec un ou plusieurs liquides pulvérisés.
[0047] Ainsi, lorsque le réacteur 100 est en opération, un fluide environnant provenant de la source de fluide environnant 130 est injecté dans l'orifice d'entrée de fluide environnant 1 18. De préférence, le débit entrant du fluide environnant est de l'ordre de quelques dizaines de centimètres cubes par minute.
[0048] De cette manière, vu l'agencement particulier des tubes interne 1 13 et externe 1 14, le fluide environnant injecté dans l'orifice d'entrée de fluide environnant 1 18, circule dans l'espace annulaire EA pour ensuite déboucher dans l'espace de diffusion ED afin de se mélanger avec le plasma froid à pression atmosphérique généré dans le tube interne 1 13. Ceci a pour effet de permettre le contrôle de l'environnement de génération du plasma froid à pression atmosphérique et donc de sa réactivité chimique vis-à-vis d'une cible donnée.
[0049] Dans la figure 1 , on note que l'extrémité supérieure du tube externe 1 14 est située entre le premier matériau diélectrique 1 17 et l'électrode de masse 1 16. Toutefois, l'extrémité supérieure du tube externe 1 14 peut également être située en dehors de l'espace interélectrodes.
[0050] Dans ce même exemple, le passage s'étend de manière sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal du tube externe 1 14. Dans un autre exemple, le passage s'étend de manière sensiblement oblique à l'axe longitudinal du tube externe 1 14.
[0051] De retour à la figure 1 en liaison avec la figure 4, l'enceinte hermétique 1 10 comprend en outre un corps d'enceinte C moulé dans un deuxième matériau diélectrique. Le corps d'enceinte permet de maintenir les différentes éléments constituant le réacteur 100 dans l'enceinte hermétique 1 10. De préférence, le deuxième matériau diélectrique est en matière plastique, du type de fluoropolymères (PTFE, PFA ou FEP). [0052] Dans un exemple, le corps d'enceinte C est constitué d'une seule pièce. Dans un autre exemple, le corps d'enceinte C est constitué de trois pièces. Dans ce cas,
- la première pièce comprend l'orifice d'entrée de gaz plasmagène 1 1 1 , l'électrode haute tension 1 15 et le premier matériau diélectrique 1 17,
- la deuxième pièce comprend l'orifice d'entrée de fluide environnant 1 18 et le passage 1 19 s'étendant à travers la paroi du tube externe 1 14, et
- la troisième pièce comprend l'électrode de masse 1 16 et l'orifice de sortie de plasma froid à pression atmosphérique.
Ceci a pour effet de faciliter la fabrication du réacteur 100, car les trois pièces peuvent être usinées séparément avant d'être assemblées. Par exemple, les trois pièces peuvent être assemblées pour former le corps d'enceinte C, grâce à des moyens de fixation tels des vis.
[0053] Dans la description, le réacteur 100 a été décrit comme comprenant un orifice d'entrée de gaz plasmagène 1 1 1 et un orifice d'entrée de fluide environnant 1 18. Toutefois, d'autres configurations sont envisageables.
[0054] Par exemple, comme illustré dans la figure 4, l'enceinte hermétique 1 10 peut comprendre une pluralité de réacteurs 100. En effet, dans la figure 4, l'enceinte hermétique 1 10 comprend un corps d'enceinte C constitué de trois pièces P1 , P2 et P3 dans lequel sont disposés deux réacteurs 100. Dans un autre exemple, tel qu'illustré dans la figure 5, le réacteur 100 comprend un corps d'enceinte C constitué de trois pièces P1 , P2 et P3 dans lequel sont disposés six réacteurs 100. L'agencement d'une pluralité de réacteurs 100 selon l'invention est particulièrement avantageux car une seule alimentation haute tension HT permet d'alimenter l'ensemble des réacteurs 100. Il n'est donc pas nécessaire d'utiliser autant d'alimentations haute tension que de réacteurs 100. Entre outre, l'utilisation de la deuxième matière isolante dans la constitution du corps d'enceinte C permet de garantir la génération indépendante de plusieurs plasmas froids à pression atmosphérique.
[0055] Par ailleurs, lorsque plusieurs réacteurs 100 sont compris dans l'enceinte hermétique 1 10, il peut également être envisagé de positionner une pluralité de passages menant au tube externe 1 14. Par exemple, la figure 6a montre une vue du dessus d'une telle configuration dans laquelle quatre passages pouvant être couplés à un ou plusieurs orifices d'entrée de fluide environnant 1 18. Dans une variante illustrée dans la figure 6b, la pluralité de passages menant au tube externe 1 14 est disposée à des niveaux différents du tube externe 1 14.
[0056] La présente invention a été décrite et illustrée dans la présente description détaillée et dans des dessins annexés. La présente invention ne se limite pas, toutefois, aux formes de réalisation ainsi présentées. D'autres variantes et modes de réalisation peuvent être déduits et mis en œuvre par la personne du métier à la lecture de la présente description et des dessins annexés.
[0057] Dans une mise en œuvre particulière de l'invention, il est envisagé de moduler l'énergie transmise dans le plasma froid à pression atmosphérique. L'objectif d'une telle mise en œuvre consiste à agir sur la réactivité de la cible à traiter en permettant le contrôle de la production des espèces réactives produites en phase gazeuse.
[0058] Pour cela, il est proposé de moduler l'énergie transmise dans le plasma froid à pression atmosphérique généré par le réacteur 100 en polarisant une électrode métallique haute tension (non représentée) qui induit une différence de potentiel électrique sensiblement perpendiculaire à un axe central de propagation du plasma froid à pression atmosphérique. En pratique, la différence de potentiel électrique est due au potentiel élevé de l'axe central de propagation du plasma froid à pression atmosphérique et le potentiel imposé à la surface interne du tube externe 1 14. Dans une mise en œuvre particulière, l'axe central de propagation du plasma froid à pression atmosphérique correspond à l'axe longitudinal médian du tube externe 1 14 passant sensiblement au milieu du tube externe 1 14.
[0059] Dit autrement, il s'agit de former une décharge à barrière diélectrique radiale, c'est-à-dire perpendiculaire à l'axe longitudinal médian du tube externe 1 14, en même temps que le réacteur 100 forme le plasma froid à pression atmosphérique.
[0060] Dans cette mise en œuvre particulière, on fixe l'électrode métallique haute tension sur au moins une portion de la surface externe de la paroi du tube externe 1 14. Dans un exemple, l'électrode métallique haute tension est formée dans une bague métallique qui couvre tout ou partie de la surface externe de la paroi du tube externe 1 14. Dans un autre exemple, l'électrode métallique haute tension est formée dans un scotch métallique qui couvre tout ou partie de la surface externe de la paroi du tube externe 1 14. Ensuite, lorsque le réacteur 100 est en opération, on polarise électriquement l'électrode métallique haute tension avec une alimentation haute tension (non représentée) qui est découplée de l'alimentation haute tension HT du réacteur 100. En outre, des masses différentes sont utilisées pour la mise à la masse de l'électrode métallique haute tension et pour la mise à la masse de l'électrode de masse 1 16.
[0061] Dans un exemple, on polarise l'électrode métallique haute tension avec une alimentation haute tension de tension positive ou négative. Selon les besoins, l'alimentation haute tension délivre une tension continue ou alternative. De préférence, l'alimentation haute tension délivre une tension à partir d'un signal du type sinusoïdal, puisé ou haché. Par exemple, dans le cadre d'essais de laboratoire, on a utilisé une source de haute tension délivrant une tension continue de 100V à 500V continu.
[0062] Dans ces essais, avec une tension continue positive, il a été remarqué une réduction de la différence de potentiel électrique entre l'axe longitudinal médian du tube externe 1 14 et la surface interne du tube externe 1 14. Ceci a pour effet que le plasma froid à pression atmosphérique diffus généré par le réacteur 100 est moins énergétique. Cet effet se traduit visuellement par une luminosité moins importante du plasma froid à pression atmosphérique diffus généré par le réacteur 100 par rapport aux mises en œuvre dans lesquelles la polarisation du plasma froid à pression atmosphérique diffus n'est pas appliquée. [0063] Au contraire, avec une tension continue négative, il a été remarqué une augmentation de la différence de potentiel électrique entre l'axe longitudinal médian du tube externe 1 14 et la surface interne du tube externe 1 14. Ceci a pour effet que le plasma froid à pression atmosphérique diffus généré par le réacteur 100 est plus énergétique. Cet effet se traduit visuellement par une luminosité plus importante du plasma froid à pression atmosphérique diffus généré par le réacteur 100 par rapport aux mises en œuvre dans lesquelles la polarisation du plasma froid à pression atmosphérique diffus n'est pas appliquée.
[0064] Dans les revendications, le terme "comporter" n'exclut pas d'autres éléments ou d'autres étapes. Les différentes caractéristiques présentées et/ou revendiquées peuvent être avantageusement combinées. Leur présence dans la description ou dans des revendications dépendantes différentes n'exclut pas cette possibilité. Enfin, les signes de référence aux dessins ne sauraient être compris comme limitant la portée de l'invention.

Claims

Revendications
1. Réacteur plasma de décharge à barrière diélectrique (100) comprenant :
- une enceinte (1 10) soumise à la pression atmosphérique et ayant au moins un orifice d'entrée de gaz plasmagène (1 1 1 ) et au moins un orifice de sortie de plasma froid à pression atmosphérique (1 12),
caractérisé en ce que l'enceinte (1 10)comprend en outre,
- un tube interne (1 13) et un tube externe (1 14), du type diélectrique, chacun comprenant une extrémité supérieure, une extrémité inférieure et une paroi avec une surface intérieure et une surface extérieure, l'extrémité supérieure du tube interne (1 13) étant couplée à l'orifice d'entrée de gaz plasmagène, l'extrémité supérieure du tube externe (1 14) étant fermée hermétiquement et étant traversée par le tube interne (1 13), l'extrémité inférieure du tube interne (1 13) étant ouverte et l'extrémité inférieure du tube externe (1 14) étant couplée à l'orifice de sortie de plasma froid à pression atmosphérique,
et en ce que le tube interne (1 13) et le tube externe (1 14) sont agencés de sorte qu'au moins une portion du tube interne (1 13) s'étend à l'intérieur du tube externe (1 14) de manière parallèle à l'axe longitudinal du tube externe (1 14) et de façon à définir,
- un espace de diffusion (ED), formé à l'intérieur du tube externe (1 14) entre l'extrémité inférieure du tube interne (1 13) et l'extrémité inférieure du tube externe (1 14), et
- un espace annulaire (EA), formé entre la surface externe de la paroi du tube interne (1 13) et la surface interne de la paroi du tube externe (1 14),
dans lequel l'enceinte (1 10) comprend en outre,
- une première électrode haute tension (1 15) et une électrode de masse (1 16), espacées par un espace inter-électrodes dans lequel au moins un premier matériau diélectrique (1 17) est disposé,
- un orifice d'entrée d'alimentation électrique haute tension (1 1 1 1 ) couplé à l'électrode haute tension, et apte à être couplé à une première alimentation haute tension (HT) de façon à permettre la génération d'une décharge électrique dans l'espace inter-électrodes,
et dans laquelle,
- au moins une portion du tube interne (1 13) est disposée au plus près de l'électrode haute tension et s'étend à travers le premier matériau diélectrique et l'électrode de masse, et
- au moins une portion du tube externe (1 14) s'étend à travers l'électrode de masse.
2. Réacteur selon la revendication 1 , dans lequel l'extrémité inférieure du tube interne (1 13) et l'extrémité inférieure du tube externe (1 14) s'étendent en dehors de l'enceinte (1 10)via l'orifice de sortie de plasma froid à pression atmosphérique.
3. Réacteur selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel l'enceinte (1 10) comprend en outre au moins un orifice d'entrée de fluide environnant (1 18) couplé à un au moins un passage (1 19) s'étendant à travers la paroi du tube externe (1 14).
4. Réacteur selon la revendication 3 dans lequel le passage s'étend de manière sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal du tube externe (1 14).
5. Réacteur selon la revendication 3 dans lequel le passage s'étend de manière sensiblement oblique à l'axe longitudinal du tube externe (1 14).
6. Réacteur selon l'une quelconque des revendications 3, 4 ou 5 dans lequel le passage est disposé à un niveau situé entre le premier matériau diélectrique et l'électrode de masse.
7. Réacteur selon l'une quelconque des revendications 1 , 2, 3, 4, 5 ou 6, dans lequel l'extrémité supérieure du tube externe (1 14) est située entre le premier matériau diélectrique et l'électrode de masse.
8. Réacteur selon l'une quelconque des revendications 1 , 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, dans lequel l'électrode haute tension, le premier matériau diélectrique et l'électrode de masse se présentent chacun sous la forme d'une plaque circulaire, ovale ou polygonale.
9. Réacteur selon la revendication 8 dans lequel la longueur de la plaque du premier matériau diélectrique est plus longue que celle des plaques des électrodes haute tension et de masse.
10. Réacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'enceinte (1 10)comprend en outre un corps d'enceinte (C) moulé dans un deuxième matériau diélectrique.
1 1. Réacteur selon la revendication 10 dans lequel le corps d'enceinte est constitué d'une seule pièce.
12. Réacteur selon la revendication 10 dans lequel le corps d'enceinte est constitué de trois pièces,
- la première pièce (P1 ) comprenant l'orifice d'entrée de gaz plasmagène, l'électrode haute tension et le premier matériau diélectrique,
- la deuxième pièce (P2) comprenant l'orifice d'entrée de fluide environnant et le passage s'étendant à travers la paroi du tube externe (1 14), et
- la troisième pièce (P3) comprenant l'électrode de masse et l'orifice de sortie de plasma froid à pression atmosphérique.
13. Réacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le premier matériau diélectrique, le tube interne (1 13) et le tube externe (1 14) sont en verre de quartz et le deuxième matériau diélectrique est en matière plastique, du type PTFE, PFA ou FEP.
14. Réacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel l'électrode haute tension et l'électrode de masse sont en laiton.
15. Réacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre une deuxième électrode haute tension fixée autour de tout ou partie de la surface externe de la paroi tube externe (1 14), la deuxième électrode haute tension étant apte à être couplée à une deuxième alimentation haute tension et à une masse différente de l'électrode de masse de façon à permettre la génération d'une décharge électrique dans le tube externe (1 14), selon une direction perpendiculaire à un axe longitudinal médian du tube externe (1 14).
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