Étude des conditions du seuil de claquage de l'argon a haute pression sous l'effet du rayonnement d'un laser

Abstract
In this article we analyze the threshold conditions of superhigh-pressure Argon breakdown produced by Q-switched lasers. We show that it is possible to predict some characteristic features of such plasmas that agree with experiments by assuming that the final state of the expanding plasma before the laser pulse extinction is discribed by a plasma model in local thermodynamic equilibrium (LTE). Use is made of the well-known equations of transfer and of radiative equilibrium, whose integration leads to a formula relating the mean laser power PL after breakdown, with the temperature distribution inside the plasma and the initial gas pressure. The threshold breakdown conditions are discussed by introducing two characteristic temperatures, Tm1 and Tm2, belonging to plasmas in local thermodynamic equilibrium for which the singly and doubly charged ion fractions are respectively maximum, relative to the other ionic components. On this basis a threshold temperature distribution is assumed which leads to predicted breakdown electric field values as a function of the measured pressure, which is in agreement with the experimental values.

Résumé
Dans cet article nous analysons les conditions du seuil de claquage de l'Argon à haute pression produit par lasers déclenchés. Nous montrons qu'il est possible de prédire quelques propriétés caractéristiques de tels plasmas en accord avec les expériences en supposant que l'état final du plasma en expansion avant l'extinction de l'impulsion laser est décrit par un modèle de plasma en équilibre thermodynamique local (ETL). On utilise les équations de transfert et d'équilibre radiatif bien connues dont l'intégration conduit à une formule reliant la puissance laser moyenne PL après claquage avec la distribution de températures à l'intérieur du plasma et la pression initiale du gaz. Les conditions du seuil de claquage sont discutées en introduisant deux températures caractéristiques, Tm1 et Tm2, appartenant à des plasmas en équilibre thermodynamique pour lesquels les fractions des ions une fois et deux fois chargés sont maximum, par rapport aux autres composants ioniques. Sur cette base on admet une distribution de températures dans les conditions du seuil qui aboutit aux valeurs prédites du champ électrique de claquage en fonction des pressions mesurées, en accord avec les valeurs expérimentales.