Des surfaces de polyéthylène haute densité ont été exposées à la post-décharge atmosphérique d'une torche à plasma radiofréquence alimentée en hélium et en oxygène. Des mesures dynamiques de l'angle de contact avec l'eau ont été effectuées pour évaluer les changements dans l'hydrophilie de la surface et la spectroscopie photoélectronique à rayons X résolue en angle a été réalisée pour identifier les groupes fonctionnels responsables des changements de mouillabilité et pour étudier leurs profils de profondeur sous la surface, jusqu'à 9 nm de profondeur. Les réactions conduisant à la formation des groupes C-O, C=O et O-C=O ont été simulées par dynamique moléculaire. Ces simulations démontrent que les atomes d'oxygène ne réagissent pas immédiatement à l'impact mais restent plutôt à la surface ou à proximité de celle-ci avant de réagir. Les simulations expliquent également la libération d'espèces gazeuses dans l'environnement ambiant ainsi que l'éjection de matériaux oxydés de faible poids moléculaire de la surface.