Étude dans le temps du spectre d’émission d’étincelles de grande longueur

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Submitted on 1 Jan 1955

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Étude dans le temps du spectre d’émission d’étincelles de grande longueur

A. Vassy

To cite this version:

A. Vassy. Étude dans le temps du spectre d’émission d’étincelles de grande longueur. J. Phys. Radium,

1955, 16 (4), pp.292-295. �10.1051/jphysrad:01955001604029200�. �jpa-00235146�

ÉTUDE

DANS LE TEMPS DU SPECTRE

D’ÉMISSION D’ÉTINCELLES

DE GRANDE LONGUEUR Par Mme A. VASSY,

Faculté des Sciences (Physique ^de l’atmosphère), ^Paris.

Sommaire. ²⁰¹⁴ L’étude dans le temps d’étincelles de grande longueur, ^dans l’air, ^{a montré} l’existence de trois phases dans l’émission lumineuse. Dans les spectres ^{de ces trois} phases, ^on observe des raies

atomiques de haute excitation. La phase centrale, ^très intense, décharge principale, ^est très brève (I 03BCs);

la prédécharge ^{commence environ 20} 03BCs avant la décharge principale; ^la post-luminescence ^{est très} différente des deux autres phases; ^{elle a une} durée variable ^avec les conditions d’excitation, qui peut atteindre 30 03BCs; ^{elle est} beaucoup plus ^{riche en} bandes de l’azote que les autres phases ^{et intéresse une}

étendue spatiale beaucoup plus large que le canal de la décharge principale. ^La prédécharge ^se développe

au fur et à mesure que le potentiel disruptif augmente, alors que les luminances de la prédécharge ^{et de}

la décharge principale passent ^{par un} maximum. On donne la liste des raies et bandes identifiées dans chacune des trois phases.

JOURNAL PHYSIQUE

16, 1955,

1.

Dispositif expérimental. -

^La

partie expé-

rimentale de ce travail a été efie ctuée à l’Institut des Hautes Tensions

d’Upsala, dirigé

par le Pro- fesseur

Norinder;

^le

dépouillement

^et l’étude des

spectrogrammes

^ont été faits à Paris au Laboratoire de

Physique

^de

l’Atmosphère,

^{où a} été construit le

dispositif spécial permettant

l’étude dans le

temps.

Dans une

première

^{étude en}

1948 [1],

^{nous avons}

enregistré,

^{sur une émulsion}

fixe,

^les

spectres

^d’étin-

celles dans l’air à la

pression atmosphérique

^entre

électrodes distantes

de 17

^{à 155 cm au} moyen d’un

spectrographe

^à

prisme-objectif

^en

quartz.

^Ce

spectrographe permet

^{d’étudier une étincelle}

unique

en un

point

^{défini de son}

trajet;

le domaine

spectral

couvert va de _{g 600} à 2 5oo A. Les distances

explo-

sives choisies et les tensions

correspondantes

^{sont :}

Fig. ^{1. -- Pour} plus ^de simplicité, ^{on n’a} représenté ^{dans la} décharge principale que les raies communes

aux trois phases ^{et une} partie des raies de prédécharge ^{et de} post-luminescence.

Cette

première

^{étude nous} avait révélé un

spectre

très riche contenant des raies d’atomes

plusieurs

fois ionisés et des bandes assez

faibles;

^{mais notre}

but était de rechercher les conditions de la for- mation et du

développement

de l’étincelle

et,

^en

particulier, d’essayer

de voir les variations du

spectre

au cours du

phénomène.

Pour

cela,

nous avons

adapté

^au

spectrographe .

un

dispositif

^{à miroir}

tournant,

^réalisé par Mlle Rim- bert

[21.

^Ce

miroir, qui imprime

^{une rotation}

rapide

au faisceau

lumineux,

^{tourne à} des vitesses allant

jusqu’à

27 ^ooo

t jmn,

^{de sorte que le faisceau}

balaye

le film

perpendiculairement

^au

spectre;

^un

dépla-

cement de ¹ mm

correspond

^à

4,6

ps pour ^{20 00o}

t /mn.

Le schéma

(fig. 1)

^{donne une idée de}

l’aspect

^des

photographies

^{ainsi obtenues et dont la}

reproduction

exacte est difficile.

L’examen de ces

spectres

^montre que l’on

peut

distinguer

^trois

phases :

^une

phase

^très

intense, qui correspond

^{à la}

décharge principale

^et

qui

^est

la troisième

phase

dans le travail de Norinder et Salka

[3];

^cette

phase

^{est très brève comme le}

montrent la finesse des raies

spectrales,

^{et la netteté}

des deux

limites;

^nous pouvons

apprécier

^{sa durée à}

moins d’une microseconde. Deux autres

phases

s’observent avant et

après

^la

décharge principale;

elles sont

beaucoup

^moins lumineuses. La

première

est la

prédécharge

^et

correspond

^{selon toute vrai-}

semblance à la deuxième

phase

^{de Norinder et}

Salka;

la troisième

phase, après

^la

décharge,

^{est la}

post-

luminescence. Les raies les

plus

intenses de la

pré- décharge apparaissent

environ 20 us

avant

la

décharge principale; quant

^{à la}

post-luminescence,

^{sa durée}

est assez variable avec la

tension,

^elle

peut dépasser

30 us.

Signalons

que le

spectre qui

s’observe dans la

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:01955001604029200

293

partie

^de l’étincelle au contact de

l’électrode,

^s’il

est très limité en

étendue,

^est par ^contre très per-

sistant ;

les raies H et K de Ca II ainsi que les raies ultimes 3

274,

³

247

^{de Cu I}

peuvent parfois

^être

enregistrées pendant plus

de 5oo us.

On sait par diverses

études,

par

exemple Craggs

et Meek

[4],

^{Janin et}

Eyraud [51,

que la variation dans le

temps

^de

l’énergie

lumineuse émise

dépend beaucoup

^{de la nature du} gaz ^{et de sa}

pureté.

^Notre

étude a pour

objectif

^{final la}

comparaison

^avec

le

spectre

^des

éclairs;

^{aussi nos} conditions tendent- elles à se

rapprocher

de celles observées dans

l’éçlair.

2.

Décharge principale.

^{- Le}

spectre

^{de la}

décharge principale

^a été étudié ^sur les

spectro- graphies fixes, qualitativement

^et

quantitativement;

nous avons

publié [11

la liste des raies et bandes observées dans ce

spectre; après suppression

^des

bandes

présentes

^{dans la}

post-luminescence

^seule

et addition de trois raies observées dans la

présente étude,

^{la liste}

comporte

^{environ 1 10 raies et 5o bandes}

Les éléments

responsables

^sont

principalement

^{0 Il}

et

N II,

^{et en outre}

0 I, NI, 0 III, N III, 0 I V’,

N

I V, A, H;

les bandes sont dues à

N2,

^{1 er}

positif

et 2e

positif, N+2, 0:, CO2+,

^{OH et}

peut-être

^NO.

TABLEAU 1.

TABLEAU

1 (suite).

Les accolades réunissent les diverses attributions possibles ^ou simultanées pour ^une même raie.

3.

Prédécharge. -

^{Dans le}

spectre

^{de la}

prédé- charge,

^{nous n’avons relevé} que ^{20 raies}

appartenant à 0 II et à NIl, N III, N IV entre 4

^{185 et 3}

oo5 Â;

dans le domaine

visible,

la sensibilité

trop

^faible

du film n’a _pas

permis d’enregistrer

^la

prédé- charge [6].

TABLEAU II.

En

outre,

^on relève la bande de

CO2+

^{à 2 883-}

2

896 Á, diffuse,

mais intense. Les raies des élec- trodes

n’apparaissent

pas dans la

prédécharge.

Les intensités des raies de la

prédécharge sont,

^en

gros,

proportionnelles

à celles de la

décharge prin- cipale

^{et varient comme elles avec} la tension. Il en

résulte que, dans ^nos conditions

expérimentales,

la luminance de la

prédécharge

^est maximum pour les distances 5o et 70 ^cm.

4. Post-luminescence. ^-- Il en va tout autrement de la

post-luminescence.

^D’abord

l’aspect

^{des raies}

295 et bandes est

large

^{et flou}

(voir fig. i) ;

^{nous avons}

pu

apprécier

^{à 2 cm la}

largeur

du canal lumineux dans la

post-luminescence.

^En

outre,

^le

spectre

^est

différent et assez

riche;

^{en nous} aidant du

spectre

de la

décharge principale,

nous avons pu proposer les identifications suivantes

[7] :

TABLEAU 111.

* Ne sont pas présentes ^{dans la} décharge principale.

Toutes les

bandes,

^{sauf la bande de NO à 3}

647, appartiennent

^à

l’azote; parmi

^{elles un certain}

nombre ne s’observent que ^dans la

post-lumines-

cence. Elles sont

indiquées

par ^un

astérisque,

Nous remarquons que ni les bandes de

02+

^{ni les raies}

de 0I V ne sont

présentes

^{dans la}

post-luminescence;

aucune raie de N I n’a pu être relevée ^avec certitude.

En

résumé,

^{les éléments communs aux}

spectres

des trois

phases

^{se limitent à 12} raies dont certaines ont une intensité

plutôt

^faible.

TABLEAU IV.

5. Conclusion. ^- Ce

qui

^nous intéresse le

plus

pour ^notre

étude,

c’est la variation de la

post-lumi-

nescence avec la tension. Au fur et à mesure que ^la tension

croît,

^la

post-luminescence

^{croît en intensité}

et croît _par

rapport

^{à la}

décharge principale;

^de

plus

les bandes y ^{ont une intensité}

comparable

^{à celle}

des

raies,

alors que dans la

décharge principale

elles étaient

beaucoup plus faibles;

^{elles sont}

plus

intenses du côté de

l’électrode sphérique

que

du

côté de la

pointe (négative).

^Ces

remarques

^nous

seront utiles pour l’étude du

spectre

^{des éclairs.}

Manuscrit reçu le 9 ^octobre 1954.

BIBLIOGRAPHIE.

[1]

^VASSY A., NORINDER H. et VASSY E. ²⁰¹⁴ Arkiv Fysik, I953, 6, 437.

[2]

RIMBERT F. ²⁰¹⁴ J. Physique Rad., I953, 14, ^638.

[3] ^{NORINDER H. et SALKA O. - Arkiv} Fysik, I95I, 3, 347.

[4] ^{CRAGGS J. D. et} MEEK J. M. ²⁰¹⁴ Proc. Roy. Soc., I946, 186, 24I.

[5] ^{JANIN J. et EYRAUD I. 2014 C. R. Acad.} Sc.,

I953, 237,

I073.

[6] ^{RIMBERT F. et VASSY A. - C. R. Acad.} Sc., I953, 237, I324.

[7] ^{VASSY A. -} C. R. Acad. Sc.,

I954,

238, I398.