Etude du synchronisme des filaments 1 Par la distance parcourue

Cette fois, nous n’allons pas mesurer le décalage entre deux streamers voisins mais celui entre les distances parcourues sur chaque électrode. La figure 28 en montre la valeur absolue, pour chaque pas de temps. 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 0 1 2 3 4 5 0 2 4 6 8 10 12 14 16

Delt

a L (mm

)

t (ns)

Delta t (ns)

et 4,7 ns.

Nous avons expliqué en 4.3.2 que la longueur atteinte par les streamers est plus courte à gauche. Considérant ce point, il devient difficile d’utiliser la courbe 28 pour calculer le retard entre les deux électrodes. Comme les streamers ont la même vitesse de propagation sur les 6 premières nanosecondes, on peut tout de même utiliser les points de la courbe jusqu’à cette limite.

Voici par exemple deux images où le décalage entre les distances est grand, en faveur de la décharge de gauche :

Figure 29: Images de la décharge à t = 2 ns, Q = 44,6 nC et t = 6 ns, Q = 23 nC.

Caméra : porte de 1 ns.

Les streamers de l’électrode de gauche sont déjà détachés de l’électrode. Sur celle de droite il y a juste un streamer qui vient d’apparaître sur le bord. Dans ce cas, le décalage en distance est assurément dû à un retard d’amorçage.

4.6.2 Charge transférée

Afin de nous affranchir des difficultés pausées par l’irrégularité de la longueur des filaments, revenons à l’utilisation des charges transférées. Grâce à la figure 26(a), nous avons déjà montré que la décharge peut n’apparaître que sur une électrode, alors que pour une même valeur de charge transférée elle doit occuper les deux sites. Parmi les acquisitions, nous avons trouvé d’autres images de ce type.

Figure 30: Images de propagation pour lesquelles l’amorçage est inachevé. (a) : t = 1 ns et Q = 41,7nC. (b) : t =

2 ns et Q = 54 nC ; (c) : t = 3 ns et Q = 19,7 nC. Porte iCCD : 1 ns.

a

b

a

b

t = 2 ns Q = 44,6 nC t = 6 ns Q = 23 nC

a

b

c

a

b

c

t = 1 ns

t = 2 ns

t = 3 ns

Q = 41,7 nC

Q = 54 nC

Q = 19,7 nC

charges très basses (< 10 nC).

La décharge va donc s’établir au fur et à mesure sur les deux électrodes. Sur un temps de quelques nanosecondes, la décharge est capable de se synchroniser sur deux sites éloignés de 3 cm.

Ce synchronisme ne peut être attribué au montage électrique, étant donné que nous avons choisi des câbles identiques pour relier les deux électrodes. De plus, nous n’avons relevé aucun comportement préférentiel qui puisse suggérer qu’une électrode amorce systématiquement en premier.

4.6.3 Validité des effets collectifs

Cette expérience montre que les décharges issues d’un système à deux électrodes sont synchronisées. Cette synchronisation se fait sur les mêmes intervalles de temps que pour les filaments issus d’une même électrode. Le processus des effets collectifs est il toujours valable pour interpréter ce comportement ?

La distance inter électrodes est de 3 cm. Traverser cet intervalle ne nécessite que 0,1 ns nanoseconde à la lumière. Le temps caractéristique de quelques nanosecondes vient sans doute du temps nécessaire pour que l’avalanche électronique se développe.

L’émission lumineuse responsable de la désorption des électrons en surface peut elle transiter sur 3 cm sans pertes ? Nous pensons que oui, étant donné que nous incriminons ici des énergies de l’ordre de 1 eV. Il a été objecté que les rayons VUV ou UV ne pouvaient traverser 3 cm sans pertes significatives. Seulement ici, il n’est pas besoin d’atteindre de telles longueurs d’ondes. De plus il a été montré que des fenêtres dans l’absorption par l’oxygène pouvaient permettre au rayonnement VUV de passer [Kashiwagi 06].

Les électrons se trouvant dans la zone de l’électrode de gauche peuvent ils subir l’influence du champ de la zone de droite (et inversement) ? Nous ne le pensons pas car si nous avons vu que la décharge de gauche subit l’influence des câbles à haute tension, celle de droite se comporte comme si elle était seule. Si cette zone subissait l’influence de sa voisine, nous aurions vu une déformation des filaments. Or nous n’avons rien remarqué de semblable.

Cette expérience permet de développer la comparaison entre l’expérience de Kashiwagi et al et la nôtre. En effet, dans les deux cas nous constatons un déclenchement spontané de filaments sur des échelles très courtes [Kashiwagi 06]. La principale différence est que dans le cas étudié par Kashiwagi, la surface est initialement propre, c'est-à-dire sans charges. Dans leur cas la synchronisation nécessite des UV ayant une énergie suffisante pour photoioniser en volume ou extraire des électrons du diélectrique. Un tel rayonnement est fortement absorbé dans l’air. La source doit donc être le plus proche possible de la zone couverte par la deuxième décharge : la synchronisation opère lorsque les filaments arrivent à leur extension maximale et émettent près de l’autre électrode.

Dans notre cas, la synchronisation est possible pour des énergies plus faibles. Elle utilise donc des rayonnements qui ne sont pas absorbés par le gaz. Les filaments peuvent donc se déclencher sur des distances plus longues. Ainsi, nous voyons que le déclenchement opère dès le début de la propagation, même si les sites sont séparés de quelques centimètres.

L’expérience à deux électrodes était nécessaire pour tester l’effet de la distance sur le déclenchement des filaments. En effet, nous savons que les filaments se déclenchent en quelques nanosecondes autour d’une même électrode, mais dans ce cas les sites ne sont distants que de quelques

radiations, et de définir les longueurs d’ondes utiles [Kashiwagi 06].