EFFET OPTOGALVANIQUE DANS UNE DÉCHARGE À CATHODE CREUSE : MÉCANISME ET DOSAGE ISOTOPIQUE DE L'URANIUM

Résumé
Nous présentons les résultats des travaux qui ont permis de démontrer que le mécanisme responsable de l'effet optogalvanique dans les lampes a cathode creuse, lors du pompage optique sur une transition de l'espèce pulvérisée, est le chauffage global du plasma. Ce chauffage est dû à la redistribution par collision électronique de l'énergie laser absorbée. Par la suite, la production d'ions, associée au pompage optique, est non sélective. Comme application de cet effet nous démontrons que la spectroscopie optogalvanique est une méthode prometteuse pour le dosage isotopique de l'uranium. Les valeurs obtenues de l'abondance de l'isotope 235 dans l'uranium naturel sont en bon accord avec les déterminations effectuées par spectrométrie de masse. Cette méthode est beaucoup plus sensible que les méthodes conventionnelles de spectroscopie d'absorption et d'émission. Pour nos conditions expérimentales la limite de détection calculée d'un isotope pair d'uranium est d'environ 10⁶ atomes/cm³, ce qui correspond à une abondance isotopique de 0.00015%.

Abstract
In this communication we show that the mechanism responsible for the optogalvanic effect in a hollow cathode discharge tube when the plasma is irradiated with a laser beam tuned on a non ionizing, allowed transition of the sputtered atoms is a global heating of the plasma. This heating results from are distribution, via electron collisions, of the absorbed laser energy. Hence the associated laser induced ionization does not conserve the selectivity character of their radiation. Furthermore we show that an optogalvanic spectroscopy based technique is a promising approach to isotopic analysis of uranium. The value of the 235 isotopic abundance in natural uranium, found by this method, is in very good agreement with mass spectrometry determinations. This method appears to be much more accurate and reliable than the classical absorption or emission techniques of analysis. The calculated detection limit, in our experimental conditions, for an even uranium isotope is 10⁶ atoms/cm³. This corresponds to a 0.00015% abundance of this isotope.