Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

Suite à une utilisation intensive des sondes électrostatiques dans les jets de plasma gazeux à pression atmosphérique, nous en sommes venus à la conclusion que les courants mesurés sont dus principalement à des effets d'émission sur la sonde. Parmi ceux-ci, l'effet thermoionique peut être éliminé par des techniques appropriées. Il reste cependant d'autres effets d'émission d'une importance suffisante pour voiler les courants ioniques collectés avec les sondes. L'effet photoélectrique est observable principalement à l'extérieur du plasma. Son importance provient de l'abondance de rayonnement ultraviolet peu atténué par le plasma et son environnement. Un autre effet d'émission, plus important en intensité que l'effet photoélectrique, a été détecté et interprété comme étant la désexcitation d'atomes métastables par contact avec la sonde. Cet effet a été observé au proche voisinage du plasma, dans des régions où la température est inférieure à 3500 K. Les concentrations de métastables obtenues à l'aide de ces courants se situent entre 10 9 et 10 12 cm -3.

L'hypothèse de l'importance des métastables dans les jets de plasma a été reprise pour l'interprétation des courants photoélectriques mesurés à l'extérieur du plasma. Pour les régions du plasma où la température est relativement basse, (< 7000 K) c'est-à-dire que les conditions de l'équilibre thermodynamique local ne se retrouvent plus, l'émission photoélectrique provient en majorité du rayonnement occasionné par la destruction des métastables par collisions. Les intensités mesurées de ces courants nous indiquent une concentration maximum des métastables dans le plasma de l'ordre de 2 x 10 12 cm -3. Une analyse des mesures effectuées avec des photocathodes que l'on a déplacées parallèlement à l'axe du plasma, démontre que la variation de la concentration des émetteurs uv est de la forme d'une exponentielle décroissante par rapport à la distance mesurée le long de l'axe entre la photocathode et l'embouchure du chalumeau. Le coefficient ? de l'exponentielle décroissante est interprété si on fait l'hypothèse que les émetteurs uv sont les métastables, se détruisant principalement par collision trois corps avec les neutres dans ces régions du plasma.

L'analyse spectroscopique du plasma, dans ces mêmes régions, et la mesure des températures par la méthode des courbes atomiques de Boltzmann, nous indiquent que le milieu s'écarte fortement de l'équilibre thermodynamique local. Cela raffermit l'hypothèse de l'importance des métastables.

Enfin l'utilisation des sondes électrostatiques dans les jets de plasma est une fois de plus compromise par les phénomènes d'émission dus à la présence de métastables en concentration importante dans ces milieux.