Théorie de la décharge d'arc à cathode creuse. - I. Transfert d'énergie en cascade des électrons vers les neutres. Application à l'argon

Abstract
The formation of a plasma column inside a hollow cathode in the normal arc regime is due to the injection of fast electrons, with a few tens of electron-volts, which transfer a large amount of their initial energy to neutrals by inelastic collisions in cascade. A model describing this energy degradation problem in the electron velocity space has been studied which gives the number of ionizations and excitations per primary electron injected in the plasma as a function of their initial energy. Numerical results obtained in argon are given. The role played by the excited states in stepwise ionization is also discussed and demonstrated.

Résumé
La colonne de plasma qui pénètre dans la cavité cathodique en régime normal de fonctionnement d'un arc à cathode creuse est entretenue par l'injection permanente d'électrons rapides, ayant quelques dizaines d'électron-volts, qui excitent et ionisent le gaz neutre par collisions inélastiques en cascade. Le problème de la dégradation de l'énergie initiale des électrons par transfert inélastique vers le gaz neutre a été étudié à l'aide d'un modèle théorique qui consiste à analyser le flux d'électrons dans l'espace des vitesses. On déduit de ce modèle le nombre d'ionisations et d'excitations de différents types effectuées par électron primaire en fonction de leur énergie initiale. Une application numérique au cas de l'argon a été faite. Finalement, on met en évidence le rôle joué par les états excités comme relais pour l'ionisation.