Influence de la pression sur la constante de déclin de la population des atomes Ne 3P dans le néon pur et en présence d argon

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Submitted on 1 Jan 1970

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Influence de la pression sur la constante de déclin de la population des atomes Ne 3P° dans le néon pur et en

présence d’argon

A. Bouvier, J. Janin

To cite this version:

A. Bouvier, J. Janin. Influence de la pression sur la constante de déclin de la population des atomes Ne 3P° dans le néon pur et en présence d’argon. Journal de Physique, 1970, 31 (11-12), pp.957-963.

�10.1051/jphys:019700031011-12095700�. �jpa-00207009�

INFLUENCE DE LA PRESSION

SUR LA CONSTANTE DE DÉCLIN DE LA POPULATION

DES ATOMES Ne 3P° DANS LE NÉON PUR

ET EN PRÉSENCE D’ARGON

A.

BOUVIER,

^{A. BOUVIER et J. JANIN}

Laboratoire de

Spectroscopie

^{et de}

Luminescence,

Faculté des Sciences de

Lyon, 43,

boulevard du

11-Novembre-1918, 69,

Villeurbanne

(Reçu

^{le 25 mai}

1970,

révisé le 8

juillet 1970)

Résumé. ²⁰¹⁴ En utilisant une méthode

d’absorption

dans du néon excité _par des

impulsions

^d’ondes

centimétriques,

^{on a mesuré la constante} de déclin de la

population

^{des atomes de néon} 3P° pour des

pressions

variant de 0,5 ^{à 12 mm de mercure. Les}

expériences

concernent un intervalle de temps

compris

^{entre 2 et 700} 03BCs après

l’impulsion.

^{On en} déduit le rôle

prépondérant

des transferts entre les trois niveaux. L’étude des

mélanges argon-néon

dans des conditions

analogues

^a

permis

^de

confirmer cette effet.

Abstract. ²⁰¹⁴

Using

^a

light absorption

method and a

pulsed

^microwave

discharge

^{in neon we}

have been able to determine 3P° neon atoms

decay-constant,

pressure range

varying

^from 0,5 ^to 12 mm of _mercury.

Experiments

have been conducted within a time interval from 2 to 700 03BCs after the

pulse.

The main transfer mechanism between the three levels of ^neon atoms has been deducted. Results obtained with neon-argon mixtures are in

good

agreement.

Introduction. ^- La décroissance de la

population

des atomes de néon excités par des

impulsions

^élec-

triques

^a

déjà

^fait

l’objet

de nombreuses recherches

[1, 2, 3].

^Les observations

portaient

^{sur une}

période comprise

^entre

0,5

^{et 10 ms}

après

^la

décharge.

^{On a}

repris

^{ces études}

pendant

^la

première

milliseconde

qui

suit

l’impulsion,

^avec le néon pur,

puis

^examiné

l’effet de

l’argon

^{sur les taux} de déclin des trois niveaux inférieurs

3p. o@l 2-

I.

Dispositif expérimental.

^{- Deux}

générateurs

d’ondes

centimétriques R1

^et

R2 (longueur

^d’onde

3,1 cm)

fournissent des

impulsions,

de durée 2 _us,

avec une

fréquence

^de

répétition

^de 800 Hz. L’un sert à exciter les gaz à l’intérieur de la cellule

d’absorp-

tion et l’autre

produit

l’excitation du néon contenu dans une

lampe

d’émission A. Les deux modulateurs sont commandés par le même

générateur

^{de déclen-}

chement

G,

^l’un

directement,

l’autre par l’intermé- diaire d’un

déphaseur

^D

qui

^{permet de} réaliser des retards

compris

^{entre 2 et 700 ).1s. La}

lampe

^{A est}

constituée _par un tube de silice de 1 cm de diamètre

environ, rempli

de néon très _pur sous une

pression

^de

2,4

^mm

Hg.

La cellule

d’absorption

^{est un ballon}

en silice de volume 1 1.

environ, représenté

^{sur la}

figure 1,

dont la forme ^a été choisie de manière à

pouvoir

effectuer des mesures à une faible distance de la

paroi

voisine de l’extrémité du

guide

^d’onde.

L’émission lumineuse de la cellule

d’absorption

varie avec les conditions de

pression. Lorsque

^la

pression

^est

supérieure

à environ 1 mm

Hg

^{la zone}

lumineuse est constituée par ^un

disque,

^dont

l’épais-

seur est

approximativement 0,5

cm, situé à l’extré- mité du

guide

^d’onde.

Quand

^{on abaisse la}

pression,

la zone lumineuse s’étend et

remplit

^{tout le ballon.}

La

décharge

^ne s’amorce pas pour des

pressions

^infé-

rieures à

0,55

^mm

Hg.

FIG. 1. ^- M2, L, ^{F et R sont} disposés ^{sur un banc} d’optique ; Ml est solidaire de R2 ^{et de A.}

L’emploi

^{de deux}

jauges

^{de Mac Leod}

permet

de mesurer la

pression

^{entre 10 et}

^10-3

^mm

Hg

^avec

une

précision

^{d’environ 1}

%.

^{Les mesures sont}

reproductibles

à condition de saturer

préalablement

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphys:019700031011-12095700

958

les

parois

^{avec le} gaz étudié. On a utilisé la variété de néon la

plus

pure fournie par la Société L’Air

Liquide (concentration d’impuretés

¹⁰ p. p.

m.).

Le

récepteur

^R

(monochromateur Hilger

^{D 285}

associé à un

photomultiplicatéur

^{« La Radio-}

technique »

^XP

1002)

^{est solidaire} d’une fente

F,

^{de la} lentille L et du miroir

M2 (Fig. 1).

^Le

déplacement

^de

l’ensemble

R, F, L, M2 permet

d’effectuer des obser- vations dans les différentes

régions

^{de la cellule.}

Quant

à la

lampe A,

^{elle se trouve}

toujours

^au

foyer

^{de la} lentille L

qui

^est elle-même mobile ^{sur un} banc

d’opti-

que. Le

signal

provenant ^du

photomultiplicateur

^est

reçu ^{sur un}

oscilloscope

^{Fairchild 766 H.}

II. Résultats

expérimentaux.

^-

L’absorption Ail

est donnée _par

l’équation [4] :

où

ko

^est le coefficient

d’absorption

^{au centre de la}

raie et L la

longueur

^{de la zone}

absorbante,

^a

repré-

sente le

rapport

^des

largeurs

des raies d’émission et

d’absorption.

Dans le domaine de

pressions utilisées,

^{on admet} que seul

l’élargissement Doppler

intervient. Le

rapport

^a

est donc

égal

^au

rapport

des racines carrées des

tempé-

ratures du _gaz de la

lampe

^{A et} de la cellule

d’absorp-

tion.

Des mesures faites au laboratoire en utilisant un

dispositif expérimental identique,

^{avec une enceinte}

contenant de

l’azote,

^{ont montré} que les

températures

de rotation de la bande

(6. )

^du

système

de

N+

^et de la bande

(19.13)

^du

système

de

N+

émises essentiellement

pendant l’impulsion,

étaient sensiblement la

température

^ambiante

[5].

On en conclut

qu’entre

^la

décharge

^{et la}

postlumines-

cence la

température

des gaz varie peu ; de

plus,

les modes d’excitation de la

lampe

^et de la cellule étant les mêmes et les

pressions voisines,

^on

peut prendre

^{a = 1.}

La série

A,,,

^a été calculée _pour différentes valeurs de _{oc ;} connaissant

Aa

^on

peut

déduire la

quantité ko L,

^où

ko

^est

proportionnel

^{au nombre N d’atomes}

se trouvant dans le niveau inférieur de la transition.

II.1 ETUDE DU NÉON PUR. ^- On constate

qu’au

bout d’un

temps

^suffisant

après

^{la fin de}

l’impulsion

la variation de la

population

^{des atomes de néon}

dans les trois niveaux

3P°

devient

exponentielle

^et

cela avec une oonne

approximation,

^{comme le montre}

la

figure

^{2. Cet} intervalle de

temps

^{varie entre 30 et} 200 _us

lorsque

^la

pression

^{diminue de 12 à}

^1,4

^mm

Hg.

Au début de la

postluminescence,

^la

population

^des

atomes

Ne(3P°)

passe par ^un

maximum,

^tandis que

celle du niveau

1P°

décroît constamment. On a inter-

prété

^{ces résultats en admettant}

qu’après

^la

décharge,

il ^se forme des atomes excités

Ne(3P°)

^et

Ne(l PO)

^par

recombinaison d’ions et d’électrons

[6], hypothèse

en accord avec les conclusions déduites de mesures

de densité

électronique

^{dans des}

plasmas

^d’hélium

[7].

Il résulte de recherches antérieures _que dans les condi- tions des

expériences

^décrites

ici,

la décroissance de la

population

^{des niveaux} métastables

3pg

^et

3P2

^{est due}

principalement

^à la diffusion suivie d’une désexcita- tion sur les

parois

^de l’enceinte et à la désactivation

FIG. 2.

par chocs doubles avec des atomes

Ne(’SO)

^entraî-

nant soit des transferts entre les niveaux

3P°,

^{soit la}

désexcitation avec retour à l’état

fondamental.

On

peut négliger,

^{dans les} conditions

expérimentales utilisées,

^les chocs d’un atome

métastable,

^{soit avec}

deux atomes neutres, ^ce processus ^ne devant être

pris

en considération

qu’aux pressions élevées,

^{soit avec}

un autre atome excité ou un

ion,

^les collisions avec les électrons

thermiques

n’étant pas à exclure. On suppose d’autre

part,

que le

rayonnement

^de faible intensité émis _par la

lampe

^{A ne modifie} pas les

populations

relatives des atomes excités aux différents états dans le milieu absorbant.

Pour chacun des niveaux

3pg,1,2

^{la variation avec la}

pression

^{de la constante de}

temps

^r

peut

^{se mettre}

sous la forme :

On a rassemblé dans le tableau 1 les valeurs de B et de C obtenues _pour différentes tranches très étroites de la cellule

(3

^{à 5 x}

^10-3 cm),

^définies par la distance

d,

^{entre la zone étudiée et} l’extrémité du

guide

d’onde. Ces coefficients se

rapportent

^{au déclin de la}

population globale

^{des atomes} excités dans la zone

TABLEAU 1

considérée. On voit _{que pour} ^un niveau

donné,

^C

conserve sensiblement la même valeur dans toute

l’enceinte,

^tandis

que B

^diminue

lorsque d augmente.

La

perte

par diffusion et désactivation sur les

parois

varie donc avec la distance. Afin

d’expliquer

^cette

variation,

^{on a mis en} évidence dans un travail en

cours, la

présence

^{des deux}

premiers

^{modes de diffu-}

sion

qui

interviennent avec des

amplitudes

différentes suivant la distance

[8].

L’examen du tableau 1 montre,

en outre, que les transitions issues d’un même niveau inférieur suivent sensiblement la même

loi,

^ce

qui signifie

^{que la durée de vie déduite des mesures d’ab-}

sorption

pour

chaque

^{niveau ne}

dépend

^{pas de la}

radiation choisie. Seules les deux raies ⁼ 6 402

A

et À ⁼ 5 882

A

_pour une seule

position d

⁼

0,3

^cm

font

exception,

^ce

qui

^n’a pas été

expliqué.

^La

figure

³

FIG. 3. ^- À ⁼ 6 402

A,

^3D3

-3Pz .

représente

^la variation de ^T en fonction

de p

pour le niveau

3 P’20

^et

plusieurs

valeurs de d. La relation

(1)

n’est bien vérifiée que dans l’intervalle de

pression 0,5 - 6

^mm

Hg ;

pour des

pressions plus

^{élevées la}

durée de vie

expérimentale

^est

toujours supérieure

^à

celle _que donne

l’équation (1).

^{On a}

également

^étudié

les variations avec le

temps

^{et avec la}

pression

^des

rapports

^des

populations

des trois niveaux

3p, .

Dans la _gamme de

pression 0,5 - 6

^mm

Hg

pour l’inter- valle de

temps

^considéré

(200-800 us)

^{ces variations}

sont assez

faibles.

Afin de donner une

signification physique

^aux

coefficients B et C déduits des mesures, dans une

région

^{de la cellule} où l’un des modes de diffusion

prédomine,

^{on a}

repris

^les

équations proposées

par

Phelps [2], auxquelles

^{on a}

ajouté

^{un terme}

f(e)

^tenant

compte

des chocs avec les électrons

thermiques.

N

désigne

le nombre d’atomes de néon à l’état fon-

damental, NÉ, Ni, N2 respectivement

^les

populations

des atomes dans les états

Po, 3PI, 3P2,

uij la ^section efficace de transfert du niveau i au

niveau j

^{et v la}

vitesse relative _moyenne des atomes neutres.

Les

paramètres a

⁼

U21/U12

⁼

8,08

^x

^10-2

sont les

rapports

^des

fréquences

d’excitation aux fré- quences de désexcitation. Ils ont été déterminés _par

Phelps

^{à la}

température

^{de 300 OK en se basant sur le}

principe

^de microreversibilité.

Do

^et

D2 désignent respectivement

les coefficients de diffusion des atomes

Ne(3P2)

^et

Ne(3Pô)

^et

^{A2 est}

^{un facteur}

dépendant

^de

la

position

^{de la zone} d’observation et des caractéris-

tiques géométriques

^de

l’ampoule.

^{On a}

supposé

que la désexcitation des atomes

Ne(3P°)

^{avait lieu pour}

3po 0,2

par diffusion ^et chocs ^sur les

parois,

pour

3po 1

par émission de la raie de résonance ⁼ 743

A

et

960

pour chacun des trois niveaux _par les transferts d’éner-

gie

^aux niveaux voisins.

On admet _que les fonctions

f(e)

^sont

pratiquement indépendantes

^du

temps

^dans l’intervalle de

temps

étudié. Biondi a montré en effet

[3], qu’entre quelques

centaines de _us et 2 000 _us, la densité

électronique

dans le néon et dans l’hélium variait _peu, ce

qui

^{a été}

vérifié

également

par

Sadeghi

^et

Pebay-Peyroula [7]

pour ^ce dernier gaz.

Les études de

population

des niveaux

3P° ayant

été effectuées ^en

postluminescence

^alors que la _popu- lation des niveaux

supérieurs

^est

nulle,

^on

peut

négliger

^la

réabsorption

des raies de fluorescence.

En

revanche,

^{il n’en est} pas de même _pour les raies de résonance ⁼ 743

A

et  ⁼ 736

A.

Le terme

E(p) qui dépend

^{de la}

pression

^tient

compte

^de

l’emprison-

nement de la raie  ⁼ 743

A.

Le taux de déclin _{l’ 1} du niveau

3Po1

^{se met sous la}

forme :

où _{’t’R est} la durée de vie _propre du niveau

radiatif,

p la

pression

^{et x} la fraction de l’intensité

absorbée ;

cette dernière tend vers l’unité

lorsque

la diffusion

multiple

^{est saturée}

[9].

^{Pour un} vrai niveau de réso- nance, le

rapport

^de branchement r vaut 1 et le terme faisant intervenir

l’emprisonnement

^{de la raie dans}

l’expression

^{du taux de déclin s’annule. Le terme}

f(p)

tient

compte

^{des chocs}

qui

conduisent soit à une désex-

citation,

^{soit à une} réexcitation par transfert

d’énergie.

Aux

pressions

^de

quelques

^{mm de mercure utilisées}

on

peut

^{admettre dans une}

première approximation

que la diffusion

multiple

^est

pratiquement

^saturée

et

qu’en conséquence

^{le terme}

E(p)

^de

l’équation (3)

ne

joue

^{pas un rôle}

important.

^{Aussi l’a-t-on}

négligé

dans le calcul pour

interpréter

^les

phénomènes

^{à ces}

pressions.

Le second membre de la relation

(3) peut

^être considéré en

première approximation

^{comme indé-}

pendant

^du

temps.

^En

effet,

^{la section de choc} U12 étant dix fois

plus grande

que o’oi? l’avant-dernier

terme est

prépondérant ;

^de

plus,

^celui-ci

dépend

peu du

temps puisque

^le

rapport a JN2* N*

est nettement

N1

inférieur à l’unité. Il en résulte _{que le} déclin de la

population

^{des atomes}

Ne(3P°)

^{doit être} sensiblement

exponentiel

^comme l’a montré

l’expérience.

^{En tenant}

compte

^{du fait} que le deuxième terme du second mem-

bre de

l’équation (2)

^{est très inférieur aux} autres, ^on

trouve que la variation de la

population

^{du niveau}

3P2

^{est la somme de deux}

exponentielles,

^tandis que pour celle du niveau

3Pô,

^il

apparaît

^{trois exponen-}

tielles. Les données

expérimentales

^{dont on}

dispose

^sont

insuffisantes _pour

pouvoir

^{effectuer les}

approxima-

tions

justifiées permettant

de comparer les résultats déduits de cette méthode à ceux fournis _par

l’expé-

rience. Aussi a-t-on été conduit à

apporter

directement

des

simplifications

dans chacune des relations de

Phelps

^{en se basant sur la loi}

expérimentale

^{de déclin}

exponentiel.

^{On peut} alors écrire avec une bonne

approximation :

II.1.1 Taux de relaxation de

3P1. - Comme

^on

l’a vu

précédemment,

^on

peut

admettre que dans la relation

(3)

le deuxième membre est

pratiquement indépendant

^du

temps.

^Cela

signifie

que l’erreur introduite _par la

présence

^des

rapports N*/N*

^et

aJN,* N2* qui dépendent

^du

temps,

^ne

dépasse

pas celle

N1

que l’on fait ^sur la mesure de la

pente

^{de la} droite

log ko

^{L =}

f(t).

^En

développant

^{en série les}

exponentielles

et

et en se limitant aux deux

premiers

termes, ^l’erreur introduite est inférieure à 5

%

^alors que, dans les meilleures

conditions,

^{l’erreur sur la}

pente

^{est du} même ordre de

grandeur.

Avec cette dernière

approximation,

^{et en écrivant}

que le deuxième membre de

l’équation (3)

^ne

dépend

pas du

temps,

^on obtient la relation :

L’application

^{de la relation}

(1)

^{aux niveaux}

3Pô

et

’P’,

^{avec les valeurs}

expérimentales B2

⁼

0,42 Bo

et

C2

⁼

^0,40 Co

^{obtenues pour le}

couple

^{de raies}

 =

6 402 A

et À ⁼

6 266 A,

^{donne :}

Si on utilise les valeurs de ao, et U12

publiées

par

Phelps [2]

^{et le}

rapport A,IA2

⁼

0,34

^fourni par

l’expérience, l’équation (6)

^donne

1/il

⁼

0,89/io.

On déduit des mesures effectuées sur les

quatre

^raies  ⁼ 6 266

À, À

^{= 6 096}

Â,/L

^{= 6 164}

Å, À

^{= 6 074}

^{A :}

Bi

⁼

(0,81 ± OJO) Bo, Ci

⁼

(0,87

±

0,05) Co,

^ce

qui

^{est en} excellent accord avec la valeur calculée

d’après (6).

^Le

rapport A,IA2

^variant peu ^avec la

pression, l’équation (6)

^{montre que} la variation de _si

avec cette dernière doit suivre une loi

analogue

^à

celles de _{io et} de _i2, ce que l’on observe

expérimenta-

lement. La relation

(3)

^se

simplifie

^{alors et}

prend

^la

forme :

En raison des difficultés de mesures

d’absorption

pour des

temps

^{très courts}

résultant,

^d’une

part,

^de la valeur élevée de cette

absorption

et, d’autre

part,

de la

postluminescence

^intense du gaz, ^on n’a pu déterminer de

façon

suffisamment

précise

^{les lois}

de variation de

Ao/Al

^{et de}

A2/A1

^avec p

qu’aux

pres- sions

supérieures

^{à 5 mm}

Hg ;

^{aussi est-ce dans ces}

conditions que la relation

(7)

^{a été}

^comparée

^aux

résultats de

l’expérience,

^{comme on le}

précisera plus

loin.

II.1.2 Taux de relaxation de

3pg.

^- Dans la rela- tion

(4),

r, étant voisin de _r,, on ne

prend

pour le

rapport Ni/Nô

que les deux

premiers

^{termes du déve-}

loppement

^de

l’exponentielle

^{et ceci} sans erreur

appréciable (de

l’ordre du

pourcent).

^{Par contre, si}

on ne fait intervenir que les deux

premiers

^{termes de}

l’exponentielle

pour

N*/N*

l’erreur atteint 25

%,

mais comme

b(N*IN*)

^est

petit

^devant

l’unité,

^{il n’en}

résulte finalement

qu’une

^{faible erreur. On a vérifié}

comme

précédemment qu’il

^était

possible

^{dans la}

limite des erreurs faites sur la mesure de _To d’annuler le terme

proportionnel

^au

temps.

^{D’où :}

On obtient

expérimentalement 1/si

⁼

(2,1

^±

0,1)/z2.

Avec les sections de transfert calculées _par

Phelps

^et

la valeur _moyenne

A1/A2

^{donnée par}

l’expérience (égale

^à

0,5),

la relation

(8)

^donne

1/so

⁼

2,0/T2

alors

qu’on

^{a trouvé} par l’étude du déclin

On constate que ^ce dernier résultat est un peu moins

satisfaisant,

^ce

qui provient

du fait que le

rapport A1/A2 dépend

^{de la}

pression ;

^de

plus

^les

approxima-

tions faites dans

l’équation (4)

^{sont moins valables}

que celles de

(3).

On ne

peut

pas déduire de

(2)

^{une relation entre}

i2, spi

et io

^{car les}

rapports N*/N*

^et

N1/N2

^varient

avec le

temps pendant

^la

période

considérée et les

approximations précédentes

^{ne sont}

plus légitimes.

Cependant,

^{en donnant à ces}

rapports

^{leur valeur} moyenne, ^{on montrera}

plus

^loin

qu’il

^est

possible

d’obtenir

approximativement

^le coefficient du terme

proportionnel

^{à N dans}

(2).

Il. 1. 3

Influence

des électrons

thermiques.

^{- On a}

essayé

^de comparer les ^termes de chocs doubles des

équations (2), (3)

^et

(4)

^avec les valeurs

expérimentales

des coefficients C.

La relation

(7)

^{issue de}

(3) peut

^{être utilisée} pour évaluer une section de choc

globale

pour le niveau radiatif

3Pi :

Quand

^la

pression

^{est de l’ordre de 6 mm}

Hg,

^l’effet

de la diffusion des atomes dans les deux niveaux métastables voisins doit être minime et 6d v doit être

comparable

^au coefficient C de

l’expression (1)

^avec

p ^en

atomes/cm3.

^En utilisant les valeurs de _{uo 1 et} U12 données _par

Phelps

^ainsi que les

rapports Ao/Al

et

A2/A1 à

^{6 mm}

Hg

^{tirés de}

l’expérience,

^on trouve,

en

effet,

pour

et pour

C/v : (3,7

^±

0,1) ^{lO-19 cm’.}

L’expression (4)

relative à

3Pô

^{donne :}

alors que la section de choc tirée de

l’expérience

^est

C/v

⁼

(4,4

⁺

1) 10-19 cm2.

Enfin,

^à

partir

^de

l’expression (2)

^{on obtient}

alors

qu’expérimentalement

^{on trouve}

En

comparant

^{ces trois}

résultats,

^{on voit} que

fl(e)

pour le niveau radiatif est

négligeable

^tandis

N. v- ^p g g

que pour les deux niveaux métastables

et

ces deux valeurs

peuvent

^être considérées comme

égales

dans les limites de l’incertitude

expérimentale.

L’influence des électrons

thermiques

^{ne serait donc}

pas très différente ^sur les deux niveaux métastables.

Elle serait _peu

importante

^sur le niveau radiatif

3Pi ;

la

probabilité

des chocs

électroniques pendant

^la

durée de vie de ^cet état est en effet très faible.

II . 2 ETUDE DES MÉLANGES ARGON-NÉON. - En com-

parant

^la

répartition

des niveaux

d’énergie

^{du néon}

et de

l’argon,

^on voit que le

potentiel

^du niveau méta- stable inférieur du néon

Vm

^est

supérieur

^au

potentiel

d’ionisation de

l’argon Y;,

^soit

V. > Yi [10].

Les chocs de deuxième

espèce

^{entre atomes}

Ne(3P°)

et

Ar(’SO)

doivent donc

jouer

^{un rôle}

appréciable

dans de tels

mélanges.

^{Aussi s’est-on}

proposé

^d’exa-

962

TABLEAU II

miner l’effet de

l’argon

^{sur les} constantes de déclin des niveaux

3P°

du néon. On constate que si la _pres- sion

partielle d’argon

^demeure constante, ^le

rapport 1/s s’exprime

^en fonction de la

pression

^totale p, par la même relation _que

précédemment :

On a, d’autre

part,

fait varier la

pression partielle d’argon

^entre

quelques

^{centièmes et}

quelques

^dix

millièmes de mm de mercure en maintenant fixe la

pression

totale du

mélange.

^On

peut signaler,

^{à titre}

d’exemple,

que pour ^une

pression

totale de 4 ^mm

Hg

l’influence de

l’argon

^sur l’émission des raies du néon se

manifeste à

partir

^d’une concentration de 3 ^x

10-3 [lo]

tandis

qu’en absorption

^{cette influence est}

appréciable

dès

10-4.

En outre, l’influence de

l’impureté

^{sur la constante}

de déclin croît considérablement

lorsqu’on s’éloigne

du

guide d’onde,

parce que la diffusion

joue

^{un rôle}

moins

important

^et

qu’au

^{contraire les chocs doubles}

interviennent

davantage.

^Ce

phénomène peut s’expli-

quer par le _{fait que} la concentration des atomes de néon excités n’est pas la même dans toutes les tranches étudiées et diminue avec la

distance,

tandis que la concentration

d’argon

^est uniforme dans toute l’en- ceinte.

On a étudié

également

l’évolution des coefficients B’

et C’ avec la

pression partielle d’argon.

Il résulte des

mesures que C’

dépend

peu de cette

dernière,

^ce

qui

montre que la désexcitation des atomes

Ne(3P°)

^par

choc avec des atomes

Ne(1 So)

^n’est

pratiquement

pas modifiée par la

présence

d’une très faible

quantité d’argon.

On

peut

^déduire d’études antérieures ^sur les

mélanges hydrogène-néon [11] et argon-néon [3] que

l’influence

d’un gaz

étranger

^{sur le taux de déclin des niveaux}

’P’

du néon se manifeste dans

l’expression

^de

1/r

par ^{un terme}

supplémentaire dépendant

^{de la}

concentration

[I]

^de

l’impureté

^{on a obtenu :}

K[I] représente

^ici la contribution des chocs entre atomes de néon excités et atomes

d’argon

dans l’état fondamental conduisant à l’ionisation de ce dernier élément

(tableau II).

Quant

^aux valeurs de la constante

C’,

^{elles sont}

données par le tableau III. Elles ^ne varient _pas avec la

pression partielle d’argon

^{pour les niveaux}

3P1

^et

3pg,

par contre, ^{on note une influence} de cette

impureté

^sur la section de désexcitation de

Ne(3P2).

On trouve

expérimentalement

^{que les}

rapports

^de TABLEAU III

population

intervenant dans les

équations

^de

Phelps

sont différents dans le néon _pur et en

présence d’argon.

On ^en déduit la variation AC du terme

proportionnel

à la

pression

pour ^une

pression partielle d’argon

^de

l’ordre de

10-2

^mm

Hg

^et pour les trois

niveaux ;

on a confronté ^ce résultat à nos mesures. Pour

3P2

^on

a obtenu AC ⁼

1,7

^x

10-14 cm2

^à

partir

^des

équa-

tions de

Phelps,

^ce

qui

^{est très}

comparable

à la valeur AC ⁼

2,2

^x

10-14 cm2

donnée _par

l’expérience.

Pour3p î

la différence AC est de l’ordre de

grandeur

des erreurs. La vérification est moins satisfaisante pour le niveau

3p,

^{car le}

rapport N*/Nl*

^ne

^peut plus

être considéré comme constant dans la relation

(4).

Ainsi l’évaluation de la section de désexcitation des atomes

Ne(3P°)

^{par les atomes}

Ne(’S,)

^{dans les}

mélanges argon-néon justifie

^les transferts décrits par

Phelps.

Conclusion. ^- La méthode

d’absorption

^utilisée

a

permis

d’effectuer des mesures de constante de déclin

en fonction de la

pression

^{dans le domaine}

L’existence d’un taux de relaxation _{il pour} le niveau radiatif

3p,

^{voisin de}

io et

i2 ^est due aux transferts entre les niveaux

’P’

_par chocs avec les atomes

Ne(1 So) ;

^en

particulier,

les deux niveaux

3Pô

^et

3Pi

ont des constantes de

temps pratiquement identiques.

Leur évolution en fonction de la

pression

^{met en}

outre, ^en évidence le rôle des électrons

thermiques.

On ^a

également

^montré que les transferts ^entre les niveaux

3P°

du néon étaient modifiés _par la

présence d’argon.

Remerciements. ^- Nous remercions vivement Mon- sieur B.

Decomps (Laboratoire

^de

Physique

^{de l’Ecole}

Normale

Supérieure)

pour les discussions très fruc- tueuses que nous avons eues avec lui à _propos de ^ce travail.

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