Numéro
Rev. Phys. Appl. (Paris)
Volume 13, Numéro 4, avril 1978
Page(s) 165 - 170
DOI https://doi.org/10.1051/rphysap:01978001304016500
Rev. Phys. Appl. (Paris) 13, 165-170 (1978)
DOI: 10.1051/rphysap:01978001304016500

Décharges électriques dans le vide : impact de microparticules sphériques de fer de la taille du micron sur des électrodes polies mécaniquement - II. - Influence de la différence de potentiel de contact sur les échanges de charge entre microparticules et électrodes

C. Texier

Laboratoire de Physique Expérimentale, Institut de Physique de l'Université de Nantes, Chemin de la Houssinière, 44072 Nantes, France


Abstract
The charge variation of positively charged carbonyl iron microspheres (size : a few μm, velocity 20 to 200 m/s) accompanying microparticle bouncing on a metal (Al, Au, Ni, Cu, stainless steel) target has been studied in an industrial vacuum (10-5 torr) and in a zero or small (- 2 × 105 < E < 2 × 105 V/m) electrical field. For less than 10 per cent of events and according to the target material, either charge polarity reversal (Al, Ni, stainless steel) or charge increase (Au, Cu) is observed. This phenomen can be elucidated considering charge exchange caused by the contact potential difference that tends to charge the capacity C between the microparticle and the target. A simple model is described for calculating C from mechanical data on impact. This model qualitatively accounts for experimental results : polarity of the charge Qr after reflection, Q r increase with microparticle radius and impinging velocity. Quantitative agreement is relatively good owing to measurement accuracy and scatter.


Résumé
On a étudié dans un vide industriel (10-5 torr) la variation de la charge de microparticules sphériques de fer carbonyle chargées positivement (taille : quelques microns, vitesse de 20 à 200 m/s) après impact sur une cible métallique (Al, Au, Ni, Cu, acier inoxydable) soumise à un champ électrique nul ou faible (- 2 x 105 < E < + 2 x 105 V/m). Dans moins de 10 % des cas et suivant la nature de la cible, on observe soit une inversion (Al, Ni, acier inoxydable), soit une augmentation (Au, Cu) de la charge Qr de la microparticule après réflexion. Ce phénomène peut s'interpréter par un échange de charges sous l'effet de la différence de potentiel de contact qui tend à charger la capacité microparticule-cible C. On décrit un modèle simple, pour le calcul de la capacité à partir des caractéristiques mécaniques de l'impact. Le modèle permet d'expliquer qualitativement les résultats expérimentaux : signe de Qr, augmentation de Qr avec le rayon et la vitesse incidente de la microparticule. L'accord quantitatif est assez bon compte tenu de la précision et de la dispersion des résultats des mesures.

PACS
5280V - Discharges in vacuum.

Key words
charge exchange -- discharges electric -- iron -- mechanically polished electrodes -- contact potential -- charge transfer -- Al -- Au -- Ni -- Cu -- stainless steel -- industrial vacuum -- charge polarity reversal -- charge increase -- electrical discharges in vacuum -- micron sized spherical carbonyl Fe particles -- positively charged microparticles -- metal targets -- small electric field