FR2955451A1

FR2955451A1 - Device for producing i.e. gas plasma, to carry out e.g. surface treatment such as cleaning, has microwave energy propagation medium arranged between central core and external conductor and constituted of two longitudinal sections

Info

Publication number: FR2955451A1
Application number: FR1054042A
Authority: FR
Inventors: Guillaume Regnard; Ana Lacoste; Jacques Pelletier; Alexandre Bes; Stephane Bechu
Original assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Current assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Priority date: 2010-05-25
Filing date: 2010-05-25
Publication date: 2011-07-22

Abstract

The device has a proximal end (1) connected with a production source (7) of microwave energy, and a distal end (2) directed towards gas (8) to be increased. An external conductor surrounds a central core. A microwave energy propagation medium (4) is arranged between the central core and the external conductor, and is constituted of two longitudinal sections (41, 42), where one longitudinal section (42) is provided with dielectric material (14) and air. Discontinuity (9) is formed by changing a material of propagation of microwave energy.

Description

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL La présente invention concerne un dispositif de production d'un plasma, 5 comportant au moins un applicateur coaxial d'une énergie micro-onde dans un gaz à exciter pour produire un plasma, comportant - une extrémité proximale pour une liaison à une source de production d'une énergie micro-onde ; - une extrémité distale dirigée vers le gaz à exciter ; 10 - une âme centrale ; - un conducteur externe entourant l'âme ; et - un milieu de propagation de l'énergie micro-onde entre l'âme centrale et le conducteur externe. ETAT DE L'ART 15 De manière générale, les sources de plasma micro-ondes distribuées utilisent des applicateurs micro-ondes, à l'extrémité desquels le plasma est généré. On se réfèrera avantageusement aux publications FR 85 08836, FR 89 07626, FR 89 07625, FR 91 00894, FR 93 02414, FR 94 13499, FR 99 10291, FR 02 03900, FR 02 06837, FR 06 06680, et FR 08 57392 pour une 20 description des applicateurs connus. En fonction du domaine de pression et de la présence ou non d'un champ magnétique, le plasma peut être produit à la résonance cyclotronique électronique (RCE), lorsque la fréquence fo du champ électrique micro-onde appliqué est égale à la fréquence de giration des 25 électrons dans le champ magnétique d'amplitude Bo : fo = (e Bo) / (2 7t me) (1) où me est la masse de l'électron. 30 Le plasma peut être produit à la résonance cyclotronique électronique (RCE), mais aussi par tout autre processus d'absorption des micro-ondes, collisionnel ou non. Dans les publications plus récentes, par exemple FR 06 06680 et FR 08 57392, les configurations magnétiques ont été choisies de telle sorte qu'elles permettent de produire des plasmas aussi bien à basse pression qu'aux pressions plus élevées. Il est ainsi possible de produire des plasmas dans des domaines couvrant jusqu'à 5 ou 6 décades de pression (de quelques 10-5 torr à quelques dizaines de torr suivant la nature du gaz). GENERAL TECHNICAL FIELD The present invention relates to a device for producing a plasma, comprising at least one coaxial applicator of a microwave energy in a gas to be excited to produce a plasma, having a proximal end for a connection to a plasma. source of production of microwave energy; a distal end directed towards the gas to be excited; 10 - a central soul; an external conductor surrounding the soul; and a medium for propagating the microwave energy between the central core and the external conductor. STATE OF THE ART In general, the distributed microwave plasma sources use microwave applicators, at the end of which the plasma is generated. Advantageously, publications FR 85 08836, FR 89 07626, FR 89 07625, FR 91 00894, FR 93 02414, FR 94 13499, FR 99 10291, FR 02 03900, FR 02 06837, FR 06 06680 and FR 08 57392 are referred to. for a description of the known applicators. Depending on the pressure range and the presence or absence of a magnetic field, the plasma can be produced at the electron cyclotron resonance (ECR), when the frequency fo of the applied microwave electric field is equal to the frequency of gyration 25 electrons in the magnetic field of amplitude Bo: fo = (e Bo) / (2πt) (1) where m is the mass of the electron. Plasma can be produced at electron cyclotron resonance (ECR), but also by any other microwave absorption process, collisional or non-collisional. In the more recent publications, for example FR 06 06680 and FR 08 57392, the magnetic configurations have been chosen so that they make it possible to produce plasmas both at low pressure and at higher pressures. It is thus possible to produce plasmas in areas covering up to 5 or 6 decades of pressure (from a few 10-5 torr to a few tens of torr depending on the nature of the gas).

Dans toutes les publications précitées et comme le montre schématiquement la figure 1, l'énergie 13 micro-onde est transférée jusqu'à un gaz 8 grâce à un applicateur 6 comportant une ligne coaxiale micro-onde, dont l'impédance caractéristique Zc (également appelée impédance de ligne) est généralement maintenue à la valeur de 50 ohm (50 SZ) jusqu'au gaz 8. Les applicateurs développés dans toutes les publications précitées comportent généralement une âme 5 centrale de rayon périphérique externe Ri (par exemple égal à 7 mm) et un conducteur 3 externe de rayon interne Re (par exemple égal à 16 mm), et une impédance caractéristique donnée par la formule suivante : Zc = [1/(272)] x (I_l/E)112 x Ln(Re / Ri) (2) Zc est très proche de 50 SZ dans l'air, car on a la perméabilité magnétique µ qui est égale à µ = µo x I..lr = µo, avec la perméabilité relative µr = 1 dans l'air, et µo = 4n x 10' (H m-1) et car on a également la permittivité électrique s E=EoxEr=8.85x10-12 (Fm-1) où sr est la permittivité relative (Er = 1 dans l'air). In all the aforementioned publications and as schematically shown in FIG. 1, the microwave energy 13 is transferred to a gas 8 by means of an applicator 6 comprising a microwave coaxial line, whose characteristic impedance Zc (also called line impedance) is generally maintained at the value of 50 ohm (50 SZ) up to the gas 8. The applicators developed in all the abovementioned publications generally comprise a core 5 with an external peripheral radius R 1 (for example equal to 7 mm ) and an external conductor 3 of internal radius Re (for example equal to 16 mm), and a characteristic impedance given by the following formula: Zc = [1 / (272)] x (I-1 / E) 112 x Ln (Re / Ri) (2) Zc is very close to 50 SZ in the air, because we have the magnetic permeability μ which is equal to μ = μo x I..lr = μo, with the relative permeability μr = 1 in the air , and μo = 4n x 10 '(H m-1) and because we also have the electric permittivity e = EoxEr = 8.85x10-12 (Fm-1) where sr is the relative permittivity (Er = 1 in air).

Dans les solutions connues selon la figure 1, l'impédance de ligne coaxiale est constante. Par ailleurs, la ligne coaxiale comporte un court-circuit à une position éloignée d'une distance de X/4 par rapport au fond de l'applicateur (X étant ici la longueur d'onde des micro-ondes dans l'air), pour l'amenée des micro- ondes en position radiale, et un circuit 11 axial de refroidissement de l'âme centrale 5. In the known solutions according to FIG. 1, the coaxial line impedance is constant. Moreover, the coaxial line comprises a short circuit at a position remote from a distance of X / 4 with respect to the bottom of the applicator (X being here the wavelength of the microwaves in the air), for feeding the microwaves in radial position, and an axial cooling circuit 11 for the central core 5.

Dans les solutions connues, l'amenée des micro-ondes peut également s'effectuer de manière axiale, par exemple à l'aide d'un connecteur de type "N" connu de l'homme du métier, mais il n'est alors généralement pas possible de mettre en place un circuit de refroidissement de l'âme centrale par un circuit radial aller-retour de fluide, refroidissement qui est par ailleurs indispensable si l'on souhaite coupler de fortes puissances au plasma. Dans les solutions précitées, l'étanchéité au gaz 8 est réalisée par un anneau 14 en matériau diélectrique, entre l'âme centrale 5 et le conducteur 3 extérieur, introduisant une double rupture d'impédance au niveau des deux changements de matériau, à savoir au niveau du changement air-matériau diélectrique, puis au niveau matériau diélectrique-gaz 8. Pour réduire les effets des réflexions des micro-ondes au niveau des changements de matériaux, et éviter l'apparition de taux d'ondes stationnaires élevés au sein de la ligne, une solution connue est de réaliser des anneaux diélectriques d'épaisseur fine devant la longueur d'onde des micro-ondes. Une autre solution connue est d'utiliser des anneaux diélectriques dont l'épaisseur représente un nombre entier de demi-longueurs d'ondes X/2 20 des micro-ondes dans le matériau diélectrique. L'utilisation de configurations telles que schématisées sur la figure 1 présente cependant un certain nombre d'inconvénients qui peuvent se résumer selon les points suivants. L'utilisation d'une ligne coaxiale d'impédance caractéristique Zc = 50 SZ 25 est a priori très pratique puisqu'elle correspond aux standards internationaux. Mais, malheureusement, l'impédance du gaz 8 en extrémité de ligne est généralement différente de 50 n, d'où une désadaptation d'impédance entre l'impédance du gaz et l'impédance de ligne, et d'où la nécessité d'une 30 adaptation d'impédance effectuée par un composant connu supplémentaire, coûteux. In the known solutions, the supply of microwaves may also be effected axially, for example using an "N" type connector known to those skilled in the art, but it is then generally not possible to set up a cooling circuit of the central core by a radial back-and-flush circuit, which is also essential if it is desired to couple high power to the plasma. In the aforementioned solutions, the gas-tightness 8 is produced by a ring 14 of dielectric material, between the central core 5 and the outer conductor 3, introducing a double impedance break at the two material changes, namely at the level of the air-dielectric material change, then at the dielectric-gas material level 8. To reduce the effects of microwaves reflections on the material changes, and to avoid the appearance of high standing wave rates within the line, a known solution is to make thin dielectric rings in front of the wavelength of microwaves. Another known solution is to use dielectric rings whose thickness represents an integer number of half-wavelengths X / 2 of the microwaves in the dielectric material. The use of configurations as shown schematically in Figure 1, however, has a number of disadvantages which can be summarized in the following points. The use of a coaxial line of characteristic impedance Zc = 50 SZ 25 is a priori very practical since it corresponds to international standards. But, unfortunately, the impedance of the gas 8 at the end of the line is generally different from 50 n, hence an impedance mismatch between the impedance of the gas and the line impedance, and hence the need for impedance matching performed by an additional, expensive, known component.

Dans les publications les plus récentes, comme par exemple FR 02 03900, FR 02 06837, FR 06 06680, et FR 08 57392, il est enseigné d'introduire un aimant permanent dans l'âme centrale, à l'extrémité de la ligne coaxiale, en vue de produire des plasmas par RCE et/ou de réaliser le confinement du plasma par des champs magnétiques multipolaires ou multidipolaires. Or, pour obtenir les champs magnétiques élevés nécessaires à l'obtention de la RCE et à un confinement efficace du plasma, il est préférable d'utiliser des aimants permanents de dimensions aussi grandes que possible. Autrement dit, si on augmente le rayon R; de l'âme centrale, par exemple d'un facteur 3, il faudra augmenter corrélativement le diamètre intérieur Re du conducteur externe du même facteur 3. A titre d'exemple, introduire un aimant de diamètre 0 = 20 mm dans l'âme centrale requiert un diamètre 2 x Re de près de 50 mm pour le conducteur externe. In the most recent publications, such as for example FR 02 03900, FR 02 06837, FR 06 06680, and FR 08 57392, it is taught to introduce a permanent magnet into the central core at the end of the coaxial line. to produce plasmas by ECR and / or to achieve confinement of the plasma by multipolar or multidipolar magnetic fields. However, to obtain the high magnetic fields required to obtain the ECR and effective confinement of the plasma, it is preferable to use permanent magnets as large as possible. In other words, if we increase the radius R; of the central core, for example by a factor of 3, it will be necessary to correspondingly increase the internal diameter Re of the external conductor by the same factor 3. By way of example, introduce a magnet of diameter 0 = 20 mm into the central core requires a 2 x Re diameter of almost 50 mm for the external conductor.

Dans ce cas, l'encombrement et le coût de l'applicateur ont considérablement augmenté. De plus, l'augmentation notamment du rayon R; de l'âme centrale modifie l'impédance de ligne, d'où la nécessité d'une modification de l'impédance de ligne par un composant connu supplémentaire, coûteux. In this case, the size and the cost of the applicator have increased considerably. In addition, the increase in particular of the radius R; of the central core modifies the line impedance, hence the need for a modification of the line impedance by an additional, expensive, known component.

Dans le cadre d'applications à des opérations de dépôt de matériaux conducteurs par PACVD (dépôt par voie chimique) ou PAPVD (dépôt par voie physique, comme la pulvérisation), il faut éviter les dépôts sur les matériaux diélectriques en bout de ligne coaxiale, et pour cela il est impératif de reporter l'anneau diélectrique en amont de la ligne coaxiale pour la soustraire à tout dépôt conducteur indésirable sur l'anneau. Dans cette situation, il est préférable de réduire la différence (Re - R;) afin, d'une part, de prévenir tout dépôt à l'intérieur de la structure coaxiale en direction de l'anneau diélectrique, et, d'autre part, de réduire le domaine de claquage du plasma au sein de la structure coaxiale lorsqu'on augmente la pression du plasma. In the context of applications for conducting deposition of conductive materials by PACVD (chemical deposition) or PAPVD (physical deposition, such as spraying), it is necessary to avoid deposits on dielectric materials at the end of the coaxial line, and for this it is imperative to postpone the dielectric ring upstream of the coaxial line to remove it from any unwanted conductive deposit on the ring. In this situation, it is preferable to reduce the difference (Re - R;) in order, on the one hand, to prevent any deposit inside the coaxial structure in the direction of the dielectric ring, and on the other hand to reduce the plasma breakdown domain within the coaxial structure when increasing the plasma pressure.

Dans ce cas également, la modification notamment de R; rend nécessaire la modification de l'impédance de ligne pour optimiser la configuration d'applicateur. PRESENTATION DE L'INVENTION L'invention propose de pallier au moins un de ces inconvénients. A cet effet, on propose selon l'invention un dispositif de production d'un plasma, comportant au moins un applicateur coaxial d'une énergie micro-onde dans un gaz à exciter pour produire un plasma, comportant - une extrémité proximale pour une liaison à une source de production d'une énergie micro-onde ; - une extrémité distale dirigée vers le gaz à exciter ; - une âme centrale ; - un conducteur externe entourant l'âme ; et - un milieu de propagation de l'énergie micro-onde entre l'âme centrale et le 15 conducteur externe ; le dispositif étant caractérisé en ce que le milieu de propagation est constitué d'au moins deux tronçons longitudinaux successifs, chaque tronçon longitudinal ayant une longueur égale à un multiple de X/2, où a, est une longueur d'onde de l'énergie micro- 20 onde dans ledit tronçon, et en ce que toute discontinuité dans le milieu de propagation est située soit au niveau d'une jonction entre deux tronçons longitudinaux successifs, soit au milieu d'un tronçon longitudinal, 25 soit symétriquement à une autre discontinuité par rapport au milieu d'un tronçon longitudinal, de préférence à une distance de X/4 de l'autre discontinuité. L'invention permet de passer d'un faible diamètre de l'âme centrale de l'applicateur coaxial à un diamètre plus important, afin de réduire 30 l'impédance caractéristique de ligne pour une meilleure adaptation à l'impédance du gaz plasma, et, le cas échéant, de pouvoir insérer un aimant permanent de plus grand diamètre dans l'âme centrale de l'applicateur coaxial. L'invention est ainsi avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leurs 5 combinaisons techniquement possibles : - le dispositif comporte une discontinuité formée par un changement de matériau de propagation de l'énergie micro-onde ; - il comporte au moins un tronçon constitué par un matériau diélectrique ; - il comporte au moins un tronçon constitué par de l'air ; 10 - il comporte une discontinuité formée par un changement discontinu : - d'un rayon périphérique externe de l'âme centrale, et/ou - d'un rayon périphérique interne du conducteur externe ; - il comporte un tronçon comportant une discontinuité matérialisée par un changement discontinu entre 15 d'une part une première partie constituée de l'âme centrale présentant un premier rayon périphérique externe constant et du conducteur externe présentant un premier rayon périphérique interne constant, 20 et d'autre part une deuxième partie constituée de l'âme centrale présentant un deuxième rayon périphérique externe constant, différent du premier rayon périphérique externe, et du conducteur externe présentant un deuxième rayon périphérique interne constant, différent du premier rayon périphérique 25 interne ; - le milieu de propagation de l'énergie micro-onde entre l'âme centrale et le conducteur externe est matérialisé entre une variation progressive d'un rayon périphérique externe de l'âme centrale et/ou d'un rayon périphérique interne du conducteur externe ; 30 - le dispositif comporte un circuit de refroidissement de l'âme centrale, comportant une entrée radiale et une sortie radiale, situées dans un même tronçon longitudinal ; - lorsque l'âme centrale présente un rayon périphérique externe constant, l'entrée et la sortie sont situées symétriquement par rapport au milieu du tronçon ; et - l'entrée et la sortie sont séparées d'une distance X/4, où est une 5 longueur d'onde de l'énergie micro-onde dans le tronçon dans lequel l'entrée et la sortie sont situées. L'invention présente de nombreux avantages. Les avantages apportés par l'invention sont de permettre en particulier de remédier aux inconvénients des applicateurs actuels. Ces avantages 10 peuvent être résumés selon les points suivants. L'invention permet de passer progressivement d'une ligne coaxiale standard, d'impédance caractéristique de 50 n, à une impédance caractéristique proche de celle du gaz et du plasma (généralement plus faible). Il n'est alors pas nécessaire de prévoir un composant 15 supplémentaire d'adaptation d'impédance. L'invention permet ainsi un transfert parfait de la puissance micro-onde au plasma. L'invention permet une optimisation de l'applicateur en termes de puissance micro-onde couplée au plasma Le milieu de propagation de l'énergie micro-onde est formé de 20 tronçons de longueur X/2, et l'invention permet une optimisation de l'applicateur en termes de taux d'ondes stationnaires (TOS). L'invention permet d'augmenter le diamètre de l'âme centrale (en augmentant R;) tout en réduisant la différence des rayons (Re - R;) dans le cas d'un plasma de faible impédance. L'invention permet ainsi de prévenir 25 tout dépôt à l'intérieur de la structure coaxiale en direction de l'anneau diélectrique, et, d'autre part, de réduire le domaine de claquage du plasma au sein de la structure coaxiale lorsqu'on augmente la pression du plasma. L'augmentation du diamètre de l'âme centrale (en augmentant R;) permet un confinement du plasma amélioré, par l'utilisation de volumes 30 d'aimants, situés à l'extrémité des âmes centrales, plus importants et capables de produire des champs magnétiques plus intenses. In this case also, the modification in particular of R; makes it necessary to modify the line impedance to optimize the applicator configuration. PRESENTATION OF THE INVENTION The invention proposes to overcome at least one of these disadvantages. For this purpose, it is proposed according to the invention a device for producing a plasma, comprising at least one coaxial applicator of a microwave energy in a gas to be excited to produce a plasma, comprising a proximal end for a connection. a source of production of microwave energy; a distal end directed towards the gas to be excited; - a central soul; an external conductor surrounding the soul; and a medium for propagating microwave energy between the central core and the outer conductor; the device being characterized in that the propagation medium consists of at least two successive longitudinal sections, each longitudinal section having a length equal to a multiple of X / 2, where a, is a wavelength of the energy microwaves in said section, and in that any discontinuity in the propagation medium is located either at a junction between two successive longitudinal sections, or in the middle of a longitudinal section, or symmetrically with another discontinuity relative to the middle of a longitudinal section, preferably at a distance of X / 4 from the other discontinuity. The invention makes it possible to pass from a small diameter of the central core of the coaxial applicator to a larger diameter, in order to reduce the line characteristic impedance for a better adaptation to the impedance of the plasma gas, and if necessary, to be able to insert a permanent magnet of larger diameter into the central core of the coaxial applicator. The invention is thus advantageously completed by the following features, taken alone or in any of their technically possible combinations: the device comprises a discontinuity formed by a change of propagation material of the microwave energy; it comprises at least one section consisting of a dielectric material; it comprises at least one section consisting of air; It comprises a discontinuity formed by a discontinuous change of: an outer peripheral radius of the central core, and / or an inner peripheral radius of the outer conductor; it comprises a segment comprising a discontinuity materialized by a discontinuous change between a first portion consisting of the central core having a first constant outer peripheral radius and the outer conductor having a first constant inner peripheral radius; secondly a second portion consisting of the central core having a second constant outer peripheral radius, different from the first outer peripheral radius, and the outer conductor having a second constant inner peripheral radius, different from the first inner peripheral radius; the medium of propagation of the microwave energy between the central core and the external conductor is materialized between a progressive variation of an outer peripheral radius of the central core and / or of an inner peripheral radius of the outer conductor ; The device comprises a cooling circuit of the central core, comprising a radial inlet and a radial outlet, located in the same longitudinal section; - When the central core has a constant outer peripheral radius, the inlet and the outlet are located symmetrically with respect to the middle of the section; and - the input and the output are separated by a distance X / 4, where is a wavelength of the microwave energy in the section in which the input and the output are located. The invention has many advantages. The advantages provided by the invention are to allow in particular to overcome the disadvantages of current applicators. These advantages can be summarized according to the following points. The invention makes it possible to progressively move from a standard coaxial line, with a characteristic impedance of 50 n, to a characteristic impedance close to that of the gas and the plasma (generally lower). It is then not necessary to provide an additional impedance matching component. The invention thus allows a perfect transfer of the microwave power to the plasma. The invention makes it possible to optimize the applicator in terms of microwave power coupled to the plasma. The microwave energy propagation medium is formed of 20 X / 2 length lengths, and the invention allows optimization of the applicator in terms of standing wave ratio (TOS). The invention makes it possible to increase the diameter of the central core (by increasing R;) while reducing the difference of the rays (Re - R;) in the case of a low impedance plasma. The invention thus makes it possible to prevent any deposit inside the coaxial structure in the direction of the dielectric ring and, on the other hand, to reduce the plasma breakdown range within the coaxial structure when increases the pressure of the plasma. Increasing the diameter of the central core (by increasing R;) allows for improved plasma containment by the use of magnet volumes at the ends of the central cores, larger and capable of magnetic fields more intense.

L'invention permet un élargissement de la largeur de bande de l'adaptation d'impédance, grâce aux transformateurs d'impédance formés par des demi-tronçons de longueur X/4, pour l'adaptation de la ligne au plasma et aux dimensions des aimants. The invention allows a broadening of the bandwidth of the impedance matching, thanks to the impedance transformers formed by half-sections of length X / 4, for the adaptation of the line to the plasma and to the dimensions of the magnets.

L'invention permet l'amenée des micro-ondes de manière axiale, par exemple à l'aide d'un connecteur de type "N" connu de l'homme du métier, et la mise en place d'un circuit de refroidissement de l'âme centrale par un circuit radial aller-retour de fluide, c'est-à-dire avec introduction et sortie radiales. The invention makes it possible to feed microwaves axially, for example by means of an "N" type connector known to those skilled in the art, and the installation of a cooling circuit of the central core by a radial circuit back and forth fluid, that is to say with radial introduction and output.

L'invention s'applique à la production de plasmas de grandes dimensions générés à partir de sources élémentaires où le plasma est produit par micro-ondes à l'extrémité d'un applicateur. Ces sources de plasma peuvent permettre de réaliser des traitements de surfaces (nettoyage, stérilisation, gravure, dépôt (PACVD ou PAPVD), implantation ionique par immersion plasma, etc.), et, plus généralement, de produire des espèces nouvelles (atomes, radicaux métastables, ions positifs, ions négatifs, photons...) utiles à la réalisation de sources de particules neutres, de sources d'ions (ions positifs, ions négatifs), ou de sources de photons (éclairage). The invention is applicable to the production of large-sized plasmas generated from elementary sources where the plasma is produced by microwaves at the end of an applicator. These plasma sources can make it possible to carry out surface treatments (cleaning, sterilization, etching, deposition (PACVD or PAPVD), ion implantation by plasma immersion, etc.), and, more generally, to produce new species (atoms, radicals). metastable, positive ions, negative ions, photons ...) useful for producing sources of neutral particles, ion sources (positive ions, negative ions), or sources of photons (lighting).

Avec la technologie décrite, il est possible de réaliser soit des applicateurs micro-ondes optimisés en vue de réaliser des sources de plasma planes de grandes dimensions, ou des sources cylindriques ou sphériques ou hémisphériques, selon l'application visée. L'invention permet la conception d'applicateurs micro-onde plus 25 compacts. La fréquence micro-onde utilisée n'est pas critique, et il est donc possible d'utiliser l'une des fréquences ISM comme le 433 MHz, le 915 MHz le 2,45 GHz, voire le 5,8 GHz. Pour une excitation du plasma à la résonance cyclotronique électronique par des micro-ondes à 2,45 GHz, la 30 condition de résonance (Bo = 0,0875 tesla) est facilement remplie par des aimants permanents conventionnels en samarium-cobalt, voire en ferrite de baryum et de strontium. With the technology described, it is possible to produce either optimized microwave applicators for producing planar plasma sources of large dimensions, or cylindrical or spherical or hemispherical sources, depending on the intended application. The invention enables the design of more compact microwave applicators. The microwave frequency used is not critical, and it is therefore possible to use one of the ISM frequencies such as 433 MHz, 915 MHz, 2.45 GHz or 5.8 GHz. For an excitation of the electron cyclotron resonance plasma by microwaves at 2.45 GHz, the resonance condition (Bo = 0.0875 tesla) is easily filled by conventional permanent samarium-cobalt or even ferrite magnets. of barium and strontium.

PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1, déjà commentée, représente schématiquement une coupe longitudinale d'un applicateur connu ; - les figures 2A, 2B, 2C et 2D représentent des coupes longitudinales de dispositifs selon l'invention ; et - les figures 3A, 3B, 3C, et 3D représentent schématiquement des coupes longitudinales de circuits de refroidissement selon l'invention dans le cas d'un refroidissement radial, c'est-à-dire avec introduction et sortie radiales. Sur l'ensemble des figures, les éléments similaires portent des références numériques identiques. DESCRIPTION DETAILLEE Comme le montrent schématiquement les figures 2A, 2B, 2C et 2D, des modes de réalisation possibles d'un dispositif de production d'un plasma selon l'invention comportent chacun principalement au moins un applicateur 6 coaxial d'une énergie 13 micro-onde dans un gaz 8 à exciter pour produire un plasma. PRESENTATION OF THE FIGURES Other characteristics, objects and advantages of the invention will emerge from the description which follows, which is purely illustrative and nonlimiting, and which should be read with reference to the appended drawings in which: FIG. 1, already commented on , schematically represents a longitudinal section of a known applicator; FIGS. 2A, 2B, 2C and 2D represent longitudinal sections of devices according to the invention; and FIGS. 3A, 3B, 3C, and 3D show diagrammatically longitudinal sections of cooling circuits according to the invention in the case of radial cooling, that is to say with radial introduction and exit. In all the figures, similar elements bear identical reference numerals. DETAILED DESCRIPTION As schematically shown in FIGS. 2A, 2B, 2C and 2D, possible embodiments of a device for producing a plasma according to the invention each mainly comprise at least one coaxial applicator 6 with a micro energy 13 in a gas 8 to be excited to produce a plasma.

L'applicateur 6 comporte principalement : - une extrémité 1 proximale pour une liaison à une source 7 de production d'une énergie 13 micro-onde ; - une extrémité 2 distale dirigée vers le gaz 8 à exciter ; - une âme centrale 5 ; - un conducteur externe 3 entourant l'âme 5 ; et - un milieu 4 de propagation de l'énergie micro-onde entre l'âme 5 centrale et le conducteur 3 externe. Le milieu 4 de propagation comporte classiquement, au niveau de l'extrémité proximale 1, un tronçon 40 d'air d'une longueur de X/2, a, étant la longueur d'onde des micro-ondes dans l'air, et comporte un court-circuit à une position éloignée d'une distance de X/4 par rapport au fond de l'applicateur 6, pour l'amenée de l'énergie 13 micro-onde. The applicator 6 mainly comprises: a proximal end 1 for a connection to a source 7 for producing a microwave energy 13; a distal end 2 directed towards the gas 8 to be excited; a central core 5; an external conductor 3 surrounding the core 5; and a medium 4 for propagating the microwave energy between the central core 5 and the external conductor 3. The propagation medium 4 conventionally comprises, at the level of the proximal end 1, an air section 40 with a length of X / 2, a, being the wavelength of the microwaves in the air, and comprises a short circuit at a position remote from a distance of X / 4 from the bottom of the applicator 6, for the supply of microwave energy 13.

Par ailleurs, le milieu 4 de propagation de l'énergie 13 est constitué d'au moins deux tronçons longitudinaux successifs. Dans tous les modes de réalisation décrits dans la suite, chaque tronçon longitudinal composant le milieu 4 de propagation a une longueur égale à un multiple de X/2, où est une longueur d'onde de l'énergie micro-onde dans ledit tronçon. On a par exemple, pour une fréquence de l'énergie 13 micro-onde de 2.45 GHz, respectivement, pour un matériau de propagation composé d'air et un matériau de propagation composé d'alumine (matériau diélectrique) : Àair = 12,24 cm, et Àalumine9.4 = 4 cm Après l'amenée de l'énergie 13 dans le tronçon 40, l'invention permet de passer d'un faible diamètre externe de l'âme 5 centrale à un diamètre plus important, afin de réduire l'impédance caractéristique de ligne de l'applicateur 6. La réduction de l'impédance de l'applicateur 6 permet une meilleure adaptation de ladite impédance à l'impédance du plasma généré à partir du gaz 8 excité (l'impédance du gaz 8 et du plasma est en général inférieure à 50 SZ). A titre d'exemple non limitatif, avec un dispositif comme représenté sur la figure 2C, l'impédance Zc en entrée dans l'applicateur 6 au niveau du tronçon 40 est de 50 n, tandis que l'impédance Zc de sortie au niveau de l'extrémité distale 2 est égale à 6,8 SZ. De plus, l'invention permet de passer d'un faible diamètre externe de l'âme centrale 5 à un diamètre plus important afin de pouvoir, le cas échéant, insérer un aimant 15 permanent de plus grand diamètre dans l'âme centrale 5 de l'applicateur coaxial, au niveau de l'extrémité distale 2, comme indiqué sur les figures 3. Des demi-tronçons de longueur X/4 limitent les effets des réflexions des micro-ondes au niveau des discontinuités du milieu de propagation, compensent les ruptures d'impédances dues à ces discontinuités, et évitent l'apparition de taux d'ondes stationnaires élevés au sein de la ligne. Furthermore, the energy propagation medium 4 consists of at least two successive longitudinal sections. In all the embodiments described below, each longitudinal section comprising the propagation medium 4 has a length equal to a multiple of X / 2, where is a wavelength of the microwave energy in said section. For example, for a frequency of the microwave energy of 2.45 GHz, respectively, for a propagation material composed of air and a propagation material composed of alumina (dielectric material): Aa1 = 12.24 cm, and Alumina9.4 = 4 cm. After feeding energy 13 into section 40, the invention makes it possible to pass from a small external diameter of the central core to a larger diameter, in order to reduce the characteristic impedance of the applicator line 6. The reduction of the impedance of the applicator 6 allows a better adaptation of said impedance to the impedance of the plasma generated from the excited gas 8 (the impedance of the gas 8 and plasma is generally less than 50 SZ). By way of non-limiting example, with a device as represented in FIG. 2C, the impedance Zc input to the applicator 6 at the section 40 is 50 n, while the output impedance Zc at the level of the distal end 2 is equal to 6.8 SZ. In addition, the invention makes it possible to pass from a small external diameter of the central core 5 to a larger diameter in order to be able, if necessary, to insert a permanent magnet of larger diameter in the central core 5 of the coaxial applicator, at the distal end 2, as shown in FIGS. 3. Half-sections of length X / 4 limit the effects of the reflections of the microwaves at the level of the discontinuities of the propagation medium, compensate the impedance breaks due to these discontinuities, and avoid the appearance of high standing wave rates within the line.

Ainsi, toute discontinuité dans le milieu de propagation doit être située au niveau d'une jonction entre deux tronçons longitudinaux successifs. Pour obtenir le même résultat, en alternative, toute discontinuité dans le milieu de propagation doit être située au milieu d'un tronçon longitudinal. Thus, any discontinuity in the propagation medium must be located at a junction between two successive longitudinal sections. To obtain the same result, as an alternative, any discontinuity in the propagation medium must be located in the middle of a longitudinal section.

De même, lorsqu'il y a au moins deux discontinuités dans le milieu de propagation, les discontinuités doivent être placées symétriquement par rapport au milieu d'un tronçon longitudinal, de préférence à une distance de X/4 l'une de l'autre. Selon le mode de réalisation de la figure 2A, où la variation de diamètre externe de l'âme 5 est continue et progressive (l'âme centrale 5 a une forme de cône), le milieu 4 de propagation de l'énergie 13 est constitué du tronçon 40 précité, puis de trois tronçons longitudinaux 40', 41 et 42, successifs dans cet ordre. L'augmentation d'un rayon périphérique externe Ri de l'âme 5 centrale, ainsi que l'augmentation d'un rayon interne Re du conducteur 3, sont progressives et continues sur les tronçons 40' et 41, formés d'air. Puis le rayon Ri et le rayon Re sont constants jusqu'à l'extrémité distale 2. Sur les tronçons 40' et 41, constitués d'air, on a la longueur d'onde X air = 12,24 cm. Similarly, when there are at least two discontinuities in the propagation medium, the discontinuities must be placed symmetrically with respect to the middle of a longitudinal section, preferably at a distance of X / 4 from each other . According to the embodiment of FIG. 2A, where the variation of the outer diameter of the core 5 is continuous and progressive (the central core 5 has a cone-shaped shape), the energy-spreading medium 4 consists of said section 40, then three longitudinal sections 40 ', 41 and 42, successive in this order. The increase of an outer peripheral radius Ri of the central core 5, as well as the increase of an internal radius Re of the conductor 3, are progressive and continuous on the sections 40 'and 41 formed of air. Then the radius Ri and the radius Re are constant up to the distal end 2. On the sections 40 'and 41, consisting of air, we have the wavelength X air = 12.24 cm.

Classiquement, l'applicateur 6 comporte un anneau 14 en matériau diélectrique, qui réalise l'étanchéité au gaz 8 entre l'âme centrale 5 et le conducteur 3 extérieur, au niveau de l'extrémité distale 2. Le matériau diélectrique est par exemple de l'alumine. Du fait de la présence de l'anneau 14, l'applicateur 6 comporte une discontinuité 9 dans le milieu 4 de propagation, la discontinuité 9 étant formée par un changement de matériau de propagation de l'énergie 13 micro-onde. On passe en effet d'un matériau de propagation formé d'air sur les tronçons 40' et 41 (chacun d'une longueur Àair/2), à un matériau de propagation formé d'un matériau diélectrique sur le tronçon 42 (le tronçon 42 étant d'une longueur Àdiéiectrique/2), avec = xo / £r1/2 (3) soit, par exemple X = 4,0 cm pour l'alumine de permittivité relative £r = 9,4. Les tronçons de longueur X/2, notamment le tronçon 42, limitent les effets des réflexions des micro-ondes au niveau des changements de matériaux, et évitent l'apparition de taux d'ondes stationnaires élevés au sein de la ligne. Afin de conserver la longueur X/2 même en cas de discontinuité 9, la discontinuité 9 est située au niveau d'une jonction 90 entre le tronçon 41 et 10 le tronçon 42. Selon le mode de réalisation de la figure 2B où la variation de diamètre externe de l'âme 5 notamment est discontinue, le milieu 4 de propagation de l'énergie 13 est constitué du tronçon 40 précité, puis de deux tronçons longitudinaux 41 et 42, successifs dans cet ordre. 15 Les tronçons 41 et 42 permettent le changement de diamètre de l'âme centrale 5. A cet effet, le tronçon 41, de longueur Àair/2, correspond à un milieu 4 de propagation formé d'air et à une première partie de l'âme centrale 5 présentant un premier rayon périphérique externe Ri1 de l'âme centrale 5 20 constant et un premier rayon Re, périphérique interne du conducteur externe 3 constant. Le tronçon 42, de longueur Àdiéiectrique/2, correspond à un milieu 4 de propagation formé d'un anneau 14 diélectrique et à une deuxième partie de l'âme centrale 5 présentant un deuxième rayon Rie périphérique externe 25 constant, différent et supérieur du premier rayon Ri, périphérique externe et un deuxième rayon Reg interne différent du premier rayon Rei périphérique interne. Ainsi, le milieu 4 de propagation comporte une discontinuité 10 formée par un changement discontinu des rayons Ri périphérique externe de l'âme 30 centrale 5 et Re interne du conducteur externe 3, et comporte également une discontinuité 9 dans le milieu 4 de propagation formée par un changement de matériau de propagation de l'énergie 13 micro-onde. Conventionally, the applicator 6 comprises a ring 14 made of dielectric material, which makes the gas tightness 8 between the central core 5 and the outer conductor 3, at the distal end 2. The dielectric material is, for example, alumina. Due to the presence of the ring 14, the applicator 6 has a discontinuity 9 in the propagation medium 4, the discontinuity 9 being formed by a change of microwave energy propagation material 13. In fact, a propagation material formed of air is passed over the sections 40 'and 41 (each of a length λ / 2) to a propagation material formed of a dielectric material on the section 42 (the section 42 being of electrical length A / 2), with x xo / r r 1/2 (3), for example X = 4.0 cm for the alumina of relative permittivity r 9.4. The sections of length X / 2, in particular the section 42, limit the effects of microwave reflections at the level of material changes, and avoid the appearance of high standing wave rates within the line. In order to maintain the length X / 2 even in case of discontinuity 9, the discontinuity 9 is located at a junction 90 between the section 41 and the section 42. According to the embodiment of FIG. external diameter of the core 5 in particular is discontinuous, the medium 4 of energy propagation 13 consists of the above-mentioned section 40, then two longitudinal sections 41 and 42, successive in this order. The sections 41 and 42 allow the diameter of the central core 5 to be changed. For this purpose, the section 41, of length λ / 2, corresponds to a propagation medium 4 formed of air and to a first part of the central core 5 having a first outer peripheral radius Ri1 of the constant central core 5 and a first radius Re, inner peripheral of the outer conductor 3 constant. The section 42, of electric / 2 length, corresponds to a propagation medium 4 formed of a dielectric ring 14 and to a second part of the central core 5 having a second constant external peripheral radius 25 which is different and greater than the first radius R1, external device and a second internal radius Reg different from the first radius Rei internal device. Thus, the propagation medium 4 comprises a discontinuity 10 formed by a discontinuous change of the outer peripheral rays Ri of the central core 5 and internal Re 3 of the outer conductor 3, and also comprises a discontinuity 9 in the propagation medium 4 formed by a change of microwave energy propagating material 13.

Les discontinuités 9 et 10 sont situées au niveau d'une jonction 90 entre les deux tronçons 41 et 42, afin de limiter les effets des réflexions des micro-ondes au niveau des changements de matériaux et de compenser les ruptures d'impédances dues aux variations discontinues de rayon Ri et/ou de rayon Re, et éviter l'apparition de taux d'ondes stationnaires élevés dans le milieu 4 de propagation. L'utilisation d'une variation continue (figure 2A) ou discontinue (figure 2B) peut dépendre des facilités et des coûts d'usinage des différentes pièces. The discontinuities 9 and 10 are located at a junction 90 between the two sections 41 and 42, in order to limit the effects of microwave reflections at the level of material changes and to compensate for impedance breaks due to variations. discontinuous radius Ri and / or radius Re, and avoid the appearance of high standing wave rates in the medium 4 of propagation. The use of a continuous variation (FIG. 2A) or discontinuous variation (FIG. 2B) may depend on the facilities and machining costs of the different parts.

Selon le mode de réalisation de la figure 2C, où la variation de diamètre externe de l'âme 5 notamment est également discontinue, le milieu 4 de propagation de l'énergie 13 est constitué du tronçon 40 précité, puis de trois tronçons longitudinaux 40', 41 et 42, successifs dans cet ordre. Les tronçons 40', 41 et 42 permettent le changement de diamètre de l'âme centrale 5. Le milieu de propagation comporte ainsi plusieurs discontinuités 10 formées par un changement discontinu du rayon Ri périphérique externe de l'âme centrale 5 et du rayon Re interne du conducteur externe 3, et situées aux jonctions 90 entre les tronçons 40', 41 et 42. According to the embodiment of FIG. 2C, in which the variation in the outer diameter of the core 5 in particular is also discontinuous, the energy propagation medium 4 consists of the above-mentioned section 40 and then of three longitudinal sections 40 ' , 41 and 42, successive in this order. The sections 40 ', 41 and 42 make it possible to change the diameter of the central core 5. The propagation medium thus comprises several discontinuities formed by a discontinuous change in the radius R 1 of the outer periphery of the central core 5 and of the internal radius Re of the outer conductor 3, and located at the junctions 90 between the sections 40 ', 41 and 42.

De plus, le milieu 4 de propagation comporte également, au niveau du tronçon 41, une discontinuité 10 matérialisée par un changement discontinu entre d'une part une première partie constituée de l'âme centrale 5 présentant un premier rayon Ri1 constant et du conducteur externe 3 présentant un premier rayon Re1 constant, et d'autre part une deuxième partie constituée de l'âme centrale 5 présentant un deuxième rayon Ri2 périphérique externe constant, différent du premier rayon Rit périphérique externe (dans cet exemple, Ri2 est supérieur à Rit) et du conducteur externe 3 présentant un deuxième rayon Reg interne constant, différent du premier rayon Re1 interne (dans cet exemple, Re2 est aussi supérieur à Re1). In addition, the propagation medium 4 also comprises, at the level of the section 41, a discontinuity 10 represented by a discontinuous change between on the one hand a first part consisting of the central core 5 having a first constant radius Ri1 and the outer conductor 3 having a first constant radius Re1, and secondly a second portion consisting of the central core 5 having a second constant outer peripheral radius R R2, different from the first outer peripheral Rit radius (in this example, Ri 2 is greater than Rit) and the outer conductor 3 having a second constant inner radius Reg, different from the first inner radius Re1 (in this example, Re2 is also greater than Re1).

De manière plus générale, d'une part la discontinuité 10 ne peut concerner que l'un ou l'autre des rayons Re ou R;, et d'autre part Re et R; peuvent varier de façon discontinue indépendamment l'un de l'autre, par exemple R; diminuant et Re augmentant, ou vice et versa. More generally, on the one hand, the discontinuity 10 can only concern one or the other of the rays Re or R ;, and on the other hand Re and R; may vary discontinuously independently of each other, for example R; decreasing and Re increasing, or vice versa.

Afin de compenser les ruptures d'impédances dues aux variations discontinues de rayon R; ou Re, et éviter l'apparition de taux d'ondes stationnaires élevés dans le milieu de propagation 4, la discontinuité 10 du tronçon 41 est nécessairement située au milieu 100 du tronçon 41. L'applicateur 6 comporte en outre deux anneaux 14 diélectriques, situés au niveau du tronçon 42 et du tronçon 40'. On comprend alors que le milieu 4 comporte également une pluralité de discontinuités 9, formées par un changement de matériau de propagation de l'énergie 13 micro-onde. Les discontinuités 9 sont situées au niveau d'une jonction 90 entre les deux tronçons 40 et 40', 40' et 41, et 41 et 42. In order to compensate for impedance breaks due to discontinuous variations of radius R; or Re, and avoid the appearance of high standing wave rates in the propagation medium 4, the discontinuity 10 of the section 41 is necessarily located in the middle 100 of the section 41. The applicator 6 further comprises two dielectric rings 14, located at the level of the section 42 and the section 40 '. It will be understood that the medium 4 also comprises a plurality of discontinuities 9, formed by a change of microwave energy propagating material 13. The discontinuities 9 are located at a junction 90 between the two sections 40 and 40 ', 40' and 41, and 41 and 42.

Le mode de réalisation selon la figure 2D est similaire au mode de réalisation de la figure 2C, à la différence que le tronçon 41 correspond à une variation progressive et continue du rayon périphérique externe R; de l'âme centrale 5 ainsi que du rayon interne Re du conducteur 3. La description du mode de la figure 2D n'est donc pas reprise ici, pour des raisons de concision et de clarté. On rappelle ici que de manière plus générale, d'une part la variation progressive ne peut concerner que l'un ou l'autre des rayons Re et R;, et d'autre part Re et R; peuvent varier progressivement indépendamment l'un de l'autre, par exemple R; diminuant et Re augmentant, ou vice et versa. The embodiment according to Figure 2D is similar to the embodiment of Figure 2C, with the difference that the section 41 corresponds to a gradual and continuous variation of the outer peripheral radius R; of the central core 5 and the internal radius Re of the conductor 3. The description of the mode of Figure 2D is not repeated here, for reasons of brevity and clarity. It will be recalled here that more generally, on the one hand, the progressive variation can only concern one or the other of the rays Re and R, and on the other hand Re and R; can vary progressively independently of each other, for example R; decreasing and Re increasing, or vice versa.

Dans les cas des figures 2, l'amenée de l'énergie 13 est radiale, et l'applicateur 6 comporte un circuit classique axial de refroidissement (non représenté) de l'âme centrale 5. Comme le montrent les figures 3, l'introduction de l'énergie 13 micro-ondes peut également s'effectuer axialement dans l'applicateur et non plus radialement comme sur les figures 2. Dans ce cas, l'applicateur 6 comporte un circuit 11 radial de refroidissement comportant une entrée 111 radiale (matérialisant la partie aller du circuit) et une sortie 112 radiale (matérialisant la partie retour du circuit). In the case of FIGS. 2, the supply of energy 13 is radial, and the applicator 6 comprises a conventional axial cooling circuit (not shown) of the central core 5. As shown in FIG. introduction of the energy 13 microwaves can also be performed axially in the applicator and not radially as in Figures 2. In this case, the applicator 6 comprises a radial cooling circuit 11 having a radial inlet 111 ( embodying the forward portion of the circuit) and a radial output 112 (embodying the return portion of the circuit).

L'entrée 111 et la sortie 112 sont situées dans un même tronçon longitudinal, et forment des discontinuités dans le milieu 4 de propagation. Afin de compenser les ruptures d'impédances dues aux entrée 111 et sortie 112, et éviter l'apparition de taux d'ondes stationnaires élevés dans le milieu de propagation 4, sont situées comme suit. Comme le montrent les figures 3A, 3B, 3C et 3D, lorsque l'âme centrale 5 présente un rayon R; périphérique externe constant, l'entrée 111 et la sortie 112 sont situées symétriquement par rapport au milieu 100 du tronçon 41 (figure 3A) ou 42 (figures 3B, 3C et 3D). The inlet 111 and the outlet 112 are located in the same longitudinal section, and form discontinuities in the propagation medium 4. In order to compensate for the impedance breaks due to the inputs 111 and 112, and to avoid the appearance of high standing wave rates in the propagation medium 4, are located as follows. As shown in FIGS. 3A, 3B, 3C and 3D, when the central core 5 has a radius R; constant external device, the input 111 and the output 112 are located symmetrically with respect to the medium 100 of the section 41 (Figure 3A) or 42 (Figures 3B, 3C and 3D).

Préférentiellement, comme le montre la figure 3A, l'entrée 111 et la sortie 112 sont séparées d'une distance X/4, à une distance X/8 des jonctions 90. L'énergie 13 micro-onde ayant un mode de propagation à symétrie circulaire, les figures 3A et 3B d'une part, et 3C et 3D d'autre part, montrent que l'entrée 111 et la sortie 112 peuvent être situées à n'importe quelle position angulaire radiale. En revanche, comme l'entrée 111 et la sortie 112 radiales possèdent un rayon Al non nul, il faut augmenter d'une fraction de Al la longueur géométrique du tronçon les comportant, la longueur de propagation du tronçon étant toujours de X/2 pour la propagation de l'énergie 13. Cette valeur d'augmentation de la taille est à déterminer expérimentalement : à titre d'exemple, à 2,45 GHz, la longueur géométrique du tronçon doit être augmentée de quelques mm, pour une amenée axiale des micro-ondes à partir d'une prise coaxiale de type "N". Preferably, as shown in FIG. 3A, the input 111 and the output 112 are separated by a distance X / 4, at a distance X / 8 from the junctions 90. The microwave energy 13 having a propagation mode circular symmetry, Figures 3A and 3B on the one hand, and 3C and 3D on the other hand, show that the inlet 111 and the outlet 112 may be located at any radial angular position. On the other hand, since the radial inlet 111 and outlet 112 have a non-zero radius Al, it is necessary to increase by a fraction of Al the geometrical length of the section comprising them, the length of propagation of the section being always X / 2 for the propagation of energy 13. This size increase value is to be determined experimentally: for example, at 2.45 GHz, the geometrical length of the section must be increased by a few mm, for an axial feed of microwaves from an "N" type coaxial outlet.

Claims

REVENDICATIONS1. Apparatus for producing a plasma, comprising at least one coaxial applicator (6) of a microwave energy (13) in a gas (8) to be excited to produce a plasma, comprising - a proximal end (1) for a connection to a source (7) for producing a microwave energy; - a distal end (2) directed towards the gas (8) to be excited; a central core (5); An outer conductor (3) surrounding the core (5); and a medium (4) for propagating the microwave energy between the central core (5) and the outer conductor (3); the device being characterized in that the propagation medium (4) consists of at least two successive longitudinal sections (41, 42), each longitudinal section (41, 42) having a length equal to a multiple of X / 2 , where is a wavelength of the microwave energy in said section, and in that any discontinuity (9, 10, 111, 112) in the propagation medium (4) is located at the level of a junction (90) between two successive longitudinal sections (41, 42), either in the middle (100) of a longitudinal section (41, 42), or symmetrically to another discontinuity (111, 112) relative to the medium (100 ) of a longitudinal section (41, 42), preferably at a distance of X / 4 from the other discontinuity.

2. Device according to claim 1, comprising a discontinuity (9) formed by a change of microwave energy propagating material.

3. Device according to claim 2, comprising at least one section (42) consisting of a dielectric material (14). 30

4. Device according to one of claims 2 or 3, comprising at least one section (42) consists of air (15).

5. Device according to one of claims 1 to 4, comprising a discontinuity (10) formed by a discontinuous change: - an outer peripheral radius (Ri) of the central core (5), and / or - d ' an inner peripheral radius (Re) of the outer conductor (3).

6. Device according to claim 5, comprising a section (41) having a discontinuity (10) materialized by a discontinuous change between on the one hand a first portion consisting of the central core (5) having a first radius (Ri1) peripheral 15 external constant and outer conductor (3) having a first constant inner peripheral radius (Rei), and secondly a second portion consisting of the central core (5) having a second outer peripheral radius (R 2) 20 constant, different from the first outer peripheral radius (Ri) and the outer conductor (3) having a second constant internal peripheral radius (Re2) different from the inner peripheral first radius (Re1). 25

7. Device according to one of claims 1 to 6, wherein the medium (4) of propagation of microwave energy between the core (5) and the center conductor (3) external materialized between a gradual variation an outer peripheral radius (R 1) of the central core (5) and / or an inner peripheral radius (R r) of the outer conductor (3).

8. Device according to one of claims 1 to 7, comprising a circuit (11) for cooling the central core (5), having a radial inlet (111) and a radial outlet (112) located in the same section. (41, 42) longitudinal.

9. Device according to claim 8, wherein, when the central core (5) has a constant outer peripheral radius (R), the inlet and the outlet are situated symmetrically with respect to the middle (100) of the section ( 42).

Apparatus according to claim 9, wherein the input (111) and the output (112) are separated by a distance X / 4, where is a wavelength of the microwave energy in the section wherein the inlet (111) and the outlet (112) are located.