Rev. Phys. Appl. (Paris) 22, 999-1006 (1987)
DOI: 10.1051/rphysap:01987002209099900

Argon surface wave discharges at medium pressure. Experiments and discussion on the energy balance

A. Granier, G. Gousset, P. Leprince et J. Marec

Laboratoire de Physique des Gaz et des Plasmas , Université Paris-Sud, 91405, Orsay, France

Abstract
Argon surface wave discharges, created at 210 MHz in capillary tubes have been studied at medium pressure, from 10 Torr to 200 Torr. Such discharges have been experimentally characterized ; the electron density profile along the plasma column, the effective electron neutral collision frequency v and the mean power needed to maintain an electron-ion pair in the discharge 0 have been determined as functions of the pressure. It is experimentally proven that 0 is independent of the electron density and exhibits a minimum at approximately 20-50 Torr. Afterwards a simple energetic model is developed. It describes quite well the behaviour of θ with both the electron density and the pressure, indicating the dominating rôle of Ai+2 dissociative recombination above 100 Torr.

Résumé
On étudie les décharges d'argon, créées par onde de surface à 210 MHz, dans des tubes capillaires entre 10 et 200 Torr. Ces décharges sont caractérisées expérimentalement ; le profil longitudinal de densité électronique, la fréquence de collision effective v et la puissance moyenne nécessaire au maintien d'une paire électron-ion θ sont étudiés en fonction de la pression. On démontre expérimentalement que θ ne dépend pas de la densité électronique et est minimum entre 20 et 50 Torr. Enfin on développe un modèle énergétique simple. Il décrit bien le comportement de θ en fonction de la densité électronique et de la pression, mettant en évidence le rôle joué par la recombinaison dissociative de Ai+2 au-dessus de 100 Torr.

PACS
5220F - Electron collisions in plasma.
5280P - High frequency discharges.

Key words
argon -- discharges electric -- plasma collision processes -- medium pressure -- energy balance -- electron density profile -- plasma column -- electron neutral collision frequency -- mean power -- electron ion pair -- 210 MHz -- 10 to 200 Torr -- Ar sub 2 sup + dissociative recombination -- Ar surface wave discharge