Étude dans le temps du spectre d'émission d'étincelles de grande longueur

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Submitted on 1 Jan 1955

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Étude dans le temps du spectre d’émission d’étincelles de grande longueur

A. Vassy

To cite this version:

A. Vassy. Étude dans le temps du spectre d’émission d’étincelles de grande longueur. J. Phys. Radium,

1955, 16 (4), pp.292-295. �10.1051/jphysrad:01955001604029200�. �jpa-00235146�

ÉTUDE DANS LE TEMPS DU SPECTRE D’ÉMISSION D’ÉTINCELLES DE GRANDE LONGUEUR Par Mme A. VASSY,

Faculté des Sciences (Physique ^de l’atmosphère), ^Paris.

Sommaire.

L’étude dans le temps d’étincelles de grande longueur, ^dans l’air, ^{a montré} l’existence de trois phases dans l’émission lumineuse. Dans les spectres ^de

^trois phases,

observe des raies

atomiques de haute excitation. La phase centrale, ^très intense, décharge principale, ^est très brève (I 03BCs);

la prédécharge ^{commence environ}

03BCs avant la décharge principale; ^la post-luminescence ^{est très} différente des deux autres phases; ^elle

durée variable

les conditions d’excitation, qui peut atteindre 30 03BCs; ^{elle est} beaucoup plus ^riche

bandes de l’azote que les autres phases ^{et intéresse}

étendue spatiale beaucoup plus large que le canal de la décharge principale. ^La prédécharge

développe

au

fur et à

que le potentiel disruptif augmente, alors que les luminances de la prédécharge ^{et de}

la décharge principale passent ^par

maximum. On donne la liste des raies et bandes identifiées dans chacune des trois phases.

JOURNAL PHYSIQUE 16, 1955,

1. Dispositif expérimental. - ^La partie expé-

rimentale de ce travail a été efie ctuée à l’Institut des Hautes Tensions d’Upsala, dirigé par le Pro- fesseur Norinder; ^le dépouillement ^et l’étude des

spectrogrammes ^ont été faits à Paris au Laboratoire de Physique ^de l’Atmosphère, ^{où a} été construit le

dispositif spécial permettant l’étude dans le temps.

Dans une première ^{étude en} 1948 [1], ^{nous avons} enregistré, ^{sur une émulsion} fixe, ^les spectres ^d’étin-

celles dans l’air à la pression atmosphérique ^entre

électrodes distantes de 17 ^{à 155 cm au} moyen d’un

spectrographe ^à prisme-objectif ^en quartz. ^Ce spectrographe permet ^{d’étudier une étincelle} unique

en un point ^{défini de son} trajet; le domaine spectral

couvert va de _{g 600} à 2 5oo A. Les distances explo-

sives choisies et les tensions correspondantes ^{sont :}

Fig.

^Pour plus ^de simplicité,

^n’a représenté ^{dans la} décharge principale que les raies communes

aux

trois phases ^et

partie des raies de prédécharge ^{et de} post-luminescence.

Cette première ^{étude nous} avait révélé un spectre

très riche contenant des raies d’atomes plusieurs

fois ionisés et des bandes assez faibles; ^{mais notre}

but était de rechercher les conditions de la for- mation et du développement de l’étincelle et, ^en particulier, d’essayer de voir les variations du spectre

au cours du phénomène.

Pour cela, nous avons adapté ^au spectrographe .

un dispositif ^{à miroir tournant, réalisé} par Mlle Rim- bert [21. ^{Ce miroir,} qui imprime ^{une rotation} rapide

au faisceau lumineux, ^{tourne à} des vitesses allant

jusqu’à 27 ^ooo t jmn, ^{de sorte que le faisceau} balaye

le film perpendiculairement ^au spectre; ^un dépla-

cement de

mm correspond ^à 4,6 ps pour ^{20 00o} t /mn.

Le schéma (fig. 1) ^{donne une idée de} l’aspect ^des photographies ^{ainsi obtenues et dont la} reproduction

exacte est difficile.

L’examen de ces spectres ^montre que l’on peut

distinguer ^trois phases : ^une phase ^très intense, qui correspond ^{à la} décharge principale ^et qui ^est

la troisième phase dans le travail de Norinder et Salka [3]; ^cette phase ^{est très brève comme le}

montrent la finesse des raies spectrales, ^{et la netteté}

des deux limites; ^nous pouvons apprécier ^{sa durée à}

moins d’une microseconde. Deux autres phases

s’observent avant et après ^la décharge principale;

elles sont beaucoup ^moins lumineuses. La première

est la prédécharge ^et correspond ^{selon toute vrai-}

semblance à la deuxième phase ^{de Norinder et} Salka;

la troisième phase, après ^la décharge, ^{est la} post-

luminescence. Les raies les plus intenses de la pré- décharge apparaissent environ 20 us avant la décharge principale; quant ^{à la} post-luminescence, ^{sa durée}

est assez variable avec la tension, ^elle peut dépasser 30 us.

Signalons que le spectre qui s’observe dans la

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:01955001604029200

293

partie ^de l’étincelle au contact de l’électrode, ^s’il

est très limité en étendue, ^est par ^contre très per-

sistant ; les raies H et K de Ca II ainsi que les raies ultimes 3 274, ³ 247 ^{de Cu I} peuvent parfois ^être enregistrées pendant plus de 5oo us.

On sait par diverses études, par exemple Craggs

et Meek [4], ^{Janin et} Eyraud [51, que la variation dans le temps ^de l’énergie lumineuse émise dépend beaucoup ^{de la nature du} gaz ^{et de sa} pureté. ^Notre

étude a pour objectif ^{final la} comparaison ^avec

le spectre ^des éclairs; ^{aussi nos} conditions tendent- elles à se rapprocher de celles observées dans l’éçlair.

2. Décharge principale.

^Le spectre ^{de la} décharge principale ^a été étudié ^sur les spectro- graphies fixes, qualitativement ^et quantitativement;

nous avons publié [11 la liste des raies et bandes observées dans ce spectre; après suppression ^des

bandes présentes ^{dans la} post-luminescence ^seule

et addition de trois raies observées dans la présente étude, ^{la liste} comporte ^{environ 1 10 raies et 5o bandes}

Les éléments responsables ^sont principalement ^{0 Il}

et N II, ^{et en outre} 0 I, NI, 0 III, N III, 0 I V’,

N I V, A, H; les bandes sont dues à N2, ^{1 er} positif

et 2e positif, N+2, 0:, CO2+, ^{OH et} peut-être ^NO.

TABLEAU 1.

TABLEAU 1 (suite).

Les accolades réunissent les diverses attributions possibles

simultanées pour

même raie.

3. Prédécharge. - ^{Dans le} spectre ^{de la} prédé- charge, ^{nous n’avons relevé} que ^{20 raies} appartenant à 0 II et à NIl, N III, N IV entre 4 ^{185 et 3} oo5 Â;

dans le domaine visible, la sensibilité trop ^faible

du film n’a _pas permis d’enregistrer ^la prédé- charge [6].

TABLEAU II.

En outre, ^on relève la bande de CO2+ ^{à 2 883-}

2 896 Á, diffuse, mais intense. Les raies des élec- trodes n’apparaissent pas dans la prédécharge.

Les intensités des raies de la prédécharge ^{sont, en}

gros, proportionnelles à celles de la décharge prin- cipale ^{et varient comme elles avec} la tension. Il en

résulte que, dans ^nos conditions expérimentales,

la luminance de la prédécharge ^est maximum pour les distances 5o et 70 ^cm.

4. Post-luminescence.

Il en va tout autrement

de la post-luminescence. ^D’abord l’aspect ^{des raies}

295 et bandes est large ^{et flou} (voir fig. i) ; ^{nous avons}

pu apprécier ^{à 2 cm la} largeur du canal lumineux dans la post-luminescence. ^En outre, ^le spectre ^est

différent et assez riche; ^{en nous} aidant du spectre

de la décharge principale, nous avons pu proposer les identifications suivantes [7] :

TABLEAU 111.

*

Ne sont pas présentes ^{dans la} décharge principale.

Toutes les bandes, ^{sauf la bande de NO à 3} 647, appartiennent ^à l’azote; parmi ^{elles un certain}

nombre ne s’observent que ^dans la post-lumines-

cence. Elles sont indiquées par ^un astérisque,

Nous remarquons que ni les bandes de 02+ ^{ni les raies}

de 0I V ne sont présentes ^{dans la} post-luminescence;

aucune raie de N I n’a pu être relevée ^avec certitude.

En résumé, ^{les éléments communs aux} spectres

des trois phases ^{se limitent à 12} raies dont certaines ont une intensité plutôt ^faible.

TABLEAU IV.

5. Conclusion.

Ce qui ^nous intéresse le plus

pour ^notre étude, c’est la variation de la post-lumi-

nescence avec la tension. Au fur et à mesure que ^la tension croît, ^la post-luminescence ^{croît en intensité}

et croît _par rapport ^{à la} décharge principale; ^de plus

les bandes y ^{ont une intensité} comparable ^{à celle}

des raies, alors que dans la décharge principale

elles étaient beaucoup plus ^{faibles; elles sont} plus

intenses du côté de l’électrode sphérique que du côté de la pointe (négative). ^Ces remarques ^nous

seront utiles pour l’étude du spectre ^{des éclairs.}

Manuscrit reçu le 9 ^octobre 1954.

BIBLIOGRAPHIE.

[1] ^VASSY A., NORINDER H. et VASSY E.

Arkiv Fysik, I953, 6, 437.

[2] RIMBERT F.

J. Physique Rad., I953, 14, ^638.

[3] ^{NORINDER H. et SALKA O.}

^Arkiv Fysik, I95I, 3, 347.

[4] ^{CRAGGS J. D. et} MEEK J. M.

Proc. Roy. Soc., I946, 186, 24I.

[5] ^{JANIN J. et EYRAUD I.}

^{C. R. Acad.} Sc., I953, 237, I073.

[6] ^{RIMBERT F. et VASSY A.}

^{C. R. Acad.} Sc., I953, 237, I324.

[7] ^{VASSY A.}

C. R. Acad. Sc., I954, 238, I398.