4.3 Collisions inélastiques
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possédant plusieurs électrons de valence en multipliant la section efficace par le
nombre d’électrons de valence.
Nous venons d’étudier le problème de l’ionisation par impact électronique pour un
électron de vitesse initiale définie ; dans un plasma la population électronique est
décrite par une distribution de vitesses électronique (2.20) ; aussi, pour construire
une description de la dynamique de la densité électronique n e , il est nécessaire de
prendre la moyenne de la section efficace s I (E) sur la distribution d’énergie E ou de
vitesse v. Deux choix de description sont alors possibles, une description temporelle
dans le cadre d’un problème aux conditions initiales ou une description spatiale dans
le cadre d’un problème aux conditions aux limites ;
• dans le premier cas, nous introduirons la fréquence d’ionisation n i (4.1),
• dans le deuxième, nous introduirons le libre parcours moyen d’ionisation (4.1),
qui en présence d’un champ électrique devient le premier coefficient de Townsend
a T .
n i = n n s I (v) v v →
dn e
dt
Ionisation
= n i n e (t)
a T = n n s I (v) v →
dn e
dx
Ionisation
= a T n e (x)
(4.30)
où n n est la densité de neutres. Le premier coefficient de Townsend, a T , sera étudiée
plus en détail à la fin de ce chapitre.
L’ionisation n’est pas l’unique réaction au sein d’un plasma, le tableau (4.8) présente
un ensemble de réactions induites par impact électronique.
Tableau 4.8
Processus
Réaction
Ionisation par impact électronique
e + A → 2e + A +
Excitation par impact électronique
e + A → e + A ∗
Recombinaison radiative
e + A + → A ∗ + hn
Recombinaison à trois corps
e + A + + B → B + A ∗
Détachement par impact électronique
e + A − → 2e + A
Attachement à trois corps
e + A + B → A + B −
Ionisation dissociative
e + AB → 2e + A + B +
Dissociation par impact électronique
e + AB → e + A + B
Parmi ces réactions : (i) l’excitation par impact électronique est importante car les
seuils se situent en dessous des seuils d’ionisation et (ii) la désexcitation radiative
donne lieu à une émission lumineuse qui signe souvent l’existence d’un plasma.
La figure 4.15 présente les trois sections efficaces : élastique totale s 0 , d’excitation
s X et d’ionisation s I pour l’argon ; on notera, à très basse énergie, le minimum de
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit
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possédant plusieurs électrons de valence en multipliant la section efficace par le
nombre d’électrons de valence.
Nous venons d’étudier le problème de l’ionisation par impact électronique pour un
électron de vitesse initiale définie ; dans un plasma la population électronique est
décrite par une distribution de vitesses électronique (2.20) ; aussi, pour construire
une description de la dynamique de la densité électronique n e , il est nécessaire de
prendre la moyenne de la section efficace s I (E) sur la distribution d’énergie E ou de
vitesse v. Deux choix de description sont alors possibles, une description temporelle
dans le cadre d’un problème aux conditions initiales ou une description spatiale dans
le cadre d’un problème aux conditions aux limites ;
• dans le premier cas, nous introduirons la fréquence d’ionisation n i (4.1),
• dans le deuxième, nous introduirons le libre parcours moyen d’ionisation (4.1),
qui en présence d’un champ électrique devient le premier coefficient de Townsend
a T .
n i = n n s I (v) v v →
dn e
dt
Ionisation
= n i n e (t)
a T = n n s I (v) v →
dn e
dx
Ionisation
= a T n e (x)
(4.30)
où n n est la densité de neutres. Le premier coefficient de Townsend, a T , sera étudiée
plus en détail à la fin de ce chapitre.
L’ionisation n’est pas l’unique réaction au sein d’un plasma, le tableau (4.8) présente
un ensemble de réactions induites par impact électronique.
Tableau 4.8
Processus
Réaction
Ionisation par impact électronique
e + A → 2e + A +
Excitation par impact électronique
e + A → e + A ∗
Recombinaison radiative
e + A + → A ∗ + hn
Recombinaison à trois corps
e + A + + B → B + A ∗
Détachement par impact électronique
e + A − → 2e + A
Attachement à trois corps
e + A + B → A + B −
Ionisation dissociative
e + AB → 2e + A + B +
Dissociation par impact électronique
e + AB → e + A + B
Parmi ces réactions : (i) l’excitation par impact électronique est importante car les
seuils se situent en dessous des seuils d’ionisation et (ii) la désexcitation radiative
donne lieu à une émission lumineuse qui signe souvent l’existence d’un plasma.
La figure 4.15 présente les trois sections efficaces : élastique totale s 0 , d’excitation
s X et d’ionisation s I pour l’argon ; on notera, à très basse énergie, le minimum de
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit