J. Phys. France 41, 243-250 (1980)
DOI: 10.1051/jphys:01980004103024300

N(2D) and N(2P) metastable production by electron collisions in a D.C. glow discharge

G. Cernogora, G. Gousset et A. Ricard

Laboratoire de Physique des Gaz et des Plasmas , Université Paris-Sud, Bâtiment 212, 91405 Orsay, France

Abstract
The atomic nitrogen metastable densities of N(2D) and N( 2P) have been measured by optical absorption in a continuous glow dis harge. Electronic densities have been measured with a microwave resonant cavity. The evolution of N( 2D) and N(2P) densities as a function of electronic density allows the estimation of the overall creation coefficient by electronic collisions CeM : e + N2 →eCM e + N(2D, 2P) + N. This coefficient is of the same order of magnitude for N( 2D) and N(2P) and lies between 1.5 x 10-10 and 4 x 10-11 cm3 s-1 for a pressure range between 0.5 and 1.5 torr (tube radius R = 1 cm). For currents higher than 20 mA the density of N(2P) is larger than the N(2D) density (approximately a factor of two at 50 mA).

Résumé
Les densités des atomes métastables d'azote atomique N(2D) et N(2P) ont été mesurées par absorption optique dans une décharge luminescente continue. La densité électronique a été mesurée à l'aide d'une cavité hyperfréquence. L'évolution des densités des deux états N(2D) et N(2P) en fonction de la densité électronique permet d'estimer le coefficient de création global CeM des niveaux métastables par collisions électroniques : e + N2 →eCM e + N(2D, 2P) + N . Ce coefficient est du même ordre de grandeur pour N(2D) et N(2P). Il est compris entre 1,5 x 10-10 et 4 x 10-11 cm3 s -1 pour des pressions variant de 0,5 à 1,5 torr (rayon du tube R = 1 cm). Pour des courants supérieurs à 20 mA, la densité du niveau N(2P) est plus élevée que celle du niveau N(2D) (environ le double à 50 mA).

PACS
5220F - Electron collisions.
5220H - Atomic, molecular, ion, and heavy-particle collisions.
5225K - Thermodynamics of plasmas.

Key words
atomic metastable states -- glow discharges -- nitrogen -- plasma collision processes -- plasma density -- plasma diagnostics