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Conduction du cyclohexane très pur en géométrie pointe-plan

Abstract
The electrical conduction of highly purified cyclohexane with tip-plane electrode geometry was studied as a function of tip radius (˜0.1 μm to 10 μm), hydrostatic pressure (104 Pa to 5 x 106 Pa) and temperature (6 °C to 50 °C). For sharp tips (rp < 0.5 μm), the observed phenomena are found in good agreement with a field emission or field ionization regime. For larger tip radius, the phenomena (e.g. I(V) and I(t) curves) are similar to corona discharges in gases. For example, for negative tips radius r p > 1 μm, a current instability was observed above an electric field of 7 ± 2 MV cm-1 (this is to be compared with 20 MV cm-1 which is the field value required for field emission) with apparent space-charge-limited behaviour. Time-resolved measurements of this current demonstrated that it was emitted in pulses of high frequency (˜ kHz). Each current pulse comprised an initial peak of about 10 ns duration with an amplitude of the order of 200 μA, independent of P and T. This leads to bubble formation at atmospheric pressure. For positive tips of radius rp > 1 μm, a current pulse regime was also detected at fields > 5 MV cm-1 but with a low frequency (˜ Hz).

Résumé
On présente les résultats d'une étude de la conduction électrique du cyclohexane ultra purifié, en géométrie pointe-plan, en fonction du rayon de courbure de la pointe ( ˜ 0,1 μm à 10 μm), de la pression hydrostatique (104 Pa à 5 x 106 Pa) et de la température (6 °C à 50 °C). Les phénomènes ne sont bien expliqués par un régime d'émission ou d'ionisation de champ que pour les pointes les plus fines (rayon rp < 0,5 μm). Par contre, pour des rayons plus grands, les phénomènes observés (par ex. les courbes I(V) et I(t)) s'apparentent aux décharges couronnes dans les gaz. Par exemple en pointe cathode, on observe à un champ seuil de 7 ± 2 MV cm-1 (à comparer au 20 MV cm -1 de l'émission de champ) que le courant est constitué d'impulsions de fréquence élevée (qq. kHz). Chaque impulsion est constituée d'un pic initial de courant ( ˜ 200 μA, durée < 10 ns) pratiquement indépendant de la pression et de la température. Ce premier pic produit une bulle à pression atmosphérique. Pour les pointes anodes de rp > 1 μm, un régime d'impulsions de courant est également détecté à un champ > 5 MV cm-1, mais de fréquence beaucoup plus faible (˜Hz).