ÉTUDE PAR SPECTROMÉTRIE DE MASSE DES IONS NÉGATIFS DANS UN PLASMA DE MÉLANGE CO₂, N₂ ET HÉLIUM A BASSE PRESSION

Résumé
La nature des ions négatifs dans la décharge des lasers moléculaires et leur effet sur la stabilité de cette décharge préoccupent les spécialistes des décharges lasers. On a tenté d'obtenir des renseignements sur ce sujet en simulant sur ordinateur les réactions de chimie des plasmas qui se produisent dans un mélange de gaz moléculaires et en vérifiant les prévisions obtenues de cette manière par l'observation des striations dans la décharge laser. Ces études sur ordinateur, ainsi que l'étude par spectrométrie de masse des ions positifs présents dans une décharge CO₂-N₂-He, ont montré que l'accumulation des produits de dissociation conduit à la formation d'un grand nombre d'espèces moléculaires nouvelles qui sont déterminantes pour la formation des espèces ioniques. Nous avons étudié le spectre de masse des ions négatifs extraits d'un plasma de diffusion, produit dans un mélange CO₂-N₂-He à une pression de 10^-3 torr. Le principal ion négatif observé dans ce plasma est CNO^- ; on y observe également des ions CN^-, OH^- et O^-. L'identification des ions CNO^- et CN^- a été faite en comparant le rapport des hauteurs des pics 42, 43 et 44, et respectivement, 26 et 27, avec les prévisions basées sur l'abondance naturelle des isotopes stables du carbone, de l'azote et de l'oxygène. Les réactions possibles de formation des ions CNO^- et CN^- dans un plasma produit dans le mélange CO₂-N₂-He sont discutées.

Abstract
The effect of negative ion formation and destruction on discharge operating conditions and stability in molecular lasers has been recently pointed out ; therefore the knowledge of the negative ion species present in these discharges is important. Some information on this subject has been obtained by simulating on a computer the plasma-chemical processes occurring in a mixture of molecular gases and by verifying the obtained predictions by the observation of striations in the laser discharge. These computer calculations and the mass-spectrometrical analysis of the positive ion species present in a CO₂-N₂-He discharge have shown that the accumulation of the dissociation products leads to the formation of a significant number of new molecular species, which are determining for the formation of the ion species. We have investigated the mass spectrum of negative ions extracted from a diffusion type plasma, produced in a CO₂-N₂-He mixture at a pressure of 10^-3 torr. The dominating negative ion observed in this plasma is CNO^- ; CN^-, OH^- and O^- ions are also observed. The identification of CNO^- and CN^- ions has been made by comparing the ratio between the height of peaks 42, 43 and 44, and respectively, 26 and 27, with the predictions based on the natural abundance of the stable isotopes of carbon, nitrogen and oxygen. The possible formation reactions for the CNO^- and CN^- ions in a CO₂-N₂-He mixture plasma are discussed.