EXPERIMENTAL AND THEORETICAL STUDIES OF OPTOGALVANIC EFFECTS IN NEON DISCHARGES

Résumé
L'étude expérimentale et théorique de l'effet optogalvanique à 594,5 nm dans une colonne positive de néon est descrite. L'effet résulte de la diminution de la conductivité de la décharge dûe au dépeuplement des niveaux métastables induit par le laser. Les mesures absolues de l'effet par unité de puissance absorbée du laser sont données pour un grand domaine de conditions de la décharge. Des colonnes positives caractérisées par des produits rayon-pression de 0,l cm-Torr à 1,0 cm-Torr et des courants directs de 1 à 16 mA sont étudiées. Le modèle adopté pour décrire l'effet dans ce régime consiste à appliquer la théorie des perturbations aux principales équations de taux qui décrivent la décharge. Les prédictions du modèle sont en accord avec les mesures expérimentales. Les densités absolues des atomes excités sur les niveaux 2p⁵3s sont aussi rapportées. Le régime étudié couvre le passage d'une décharge soutenue principalement par ionisation d'impact électronique à un étage à celle d'une décharge soutenue par ionisation à deux étages via les niveaux métastables 2p⁵ 3s . Pour toutes les pressions et pour tous les courant étudiés, le bilan global de la puissance de la décharge est dominé par les pertes sur les parois des atomes excités sur les niveaux 2p⁵3s.

Abstract
An experimental and theorical investigation of the 594,5 nm optogalvanic effect in the Ne positive column is described. The effect is a decrease discharge conductance due to a laser induced depletion of metastable atoms. Absolute measurements of the effect per unit of absorbed laser power are reported for a wide range of discharge conditions. Positive column discharges with radius-pressure products of 0.1 cm-Torr to 1.0 cm-Torr and with sustaining direct currents of 1 to 16 mA are studied. The effect is modeled in this regime by applying perturbation theory to key rate equations that describe the discharge. The model predictions are in agreement with the experimental measurements. Absolute densities of atoms excited to the 2p⁵3s levels are also reported. The studied regime covers the transition from a discharge sustained primarily by single-step electron impact ionization to a discharge sustained primarily by two-step ionization via the 2p⁵3s metastable levels . The global power balance of the discharge is dominated by wall losses of atoms excited to the 2p⁵3s levels at all pressures and currents studied.