Numéro
Rev. Phys. Appl. (Paris)
Volume 10, Numéro 3, mai 1975
Page(s) 97 - 103
DOI https://doi.org/10.1051/rphysap:0197500100309700
Rev. Phys. Appl. (Paris) 10, 97-103 (1975)
DOI: 10.1051/rphysap:0197500100309700

Étude d'une décharge à haute pression ionisée par un faisceau d'électrons à haute énergie

W.P. Allis

ONERA, 29, avenue de la Division-Leclerc, 92320 Châtillon, France


Abstract
The ultimate objective of this study is a detailed knowledge of the plasma structure in an electron beam ionization laser. In the first part we consider the ambipolar part (n+ = n-) of the plasma, taking into account the uniform source S, the autonomous ionization v i n, the recombination α n2, the attachment βn, the diffusion D a Δ2n, and an applied current J, all coefficients being constant. Thus, we obtain closed formulas for the electron density n(x) and the characteristic V(J) of this part of the plasma. In the usual conditions for applications, the continuous current J is not provided by the source S but by the cathode emission γJ+. In the second part we develop a new theory of the cathode drop which does not rest on the Townsend coefficient αi. We deduce the ionization i(V) from the electron flux Φ(u, V) in the space of kinetic u and potential V(x) energies. The first order differential equation for the flux Φ depends on the elastic, unelastic and ionization cross sections Q( u), and as these are experimental the resolution requires a computer. This is in preparation.


Résumé
L'objectif ultime de cette étude est de connaître en détail la structure du plasma dans un laser à ionisation par faisceau d'électrons. Dans la première partie du travail présenté ici, nous considérons la partie ambipolaire ( n+ = n-) du plasma en tenant compte de la source uniforme S, de l'ionisation autonome vi n, de la recombinaison αn2, de l'attachement β n, de la diffusion Da Δ2n, et d'un courant appliqué J, tous les coefficients étant constants. Nous obtenons ainsi des formules fermées pour la densité électronique n(x) et la caractéristique V(J) de cette partie du plasma. Dans les conditions usuelles pour les applications, le courant continu J ne provient pas de la source S mais de l'émission cathodique γJ+. Nous développons dans la deuxième partie une théorie nouvelle de la chute cathodique qui ne repose pas sur le coefficient αi de Townsend. Nous déduisons l'ionisation i(V) du flux Φ(u, V) des électrons dans l'espace des énergies cinétique u et potentielle V(x). L'équation différentielle du premier ordre pour le flux Φ dépend des sections efficaces Q(u) élastique, inélastiques, et d'ionisation, et comme celles-ci sont des données expérimentales, la résolution nécessite un ordinateur. Ceci est en préparation.

PACS
5280D - Low field and Townsend discharges.
2315 - Gas discharges.

Key words
electron ionisation -- plasma diagnostics -- Townsend discharge -- high pressure ionized discharge -- high energy electron beam -- electron beam ionization laser -- plasma structure -- autonomous ionization -- recombination -- attachment -- diffusion -- applied current -- electron density -- cathode drop -- Townsend coefficient