Irradiation VUV: La lampe à flux d'hydrogène

Dispositif d'irradiation: La lampe à flux d'hydrogène

(Extrait de l'annexe 2 de ma thèse)

 Les irradiations dans le domaine de l'UV lointain (VUV: Vacuum Ultra Violet) sont réalisées à l'aide d'une lampe à flux d'hydrogène dans laquelle des décharges micro-ondes sont entretenues par une cavité micro-onde (6 à 10 eV), permettant de maintenir les fragments d'hydrogène dans des états excités.

Une décharge électrique provoque l'ionisation de la molécule H₂:

H₂ + e^- → H⁺ + H + 2 e^-

Un flux permanent dans le tube en pyrex qui constitue la lampe, assure la stabilité du plasma d'hydrogène et un flux de photons constant. Le plasma ainsi entretenu présente principalement trois domaines d'émission:

- de 120 à 130 nm (raie Lyman a).

- de 150 à 165 nm.

- un continuum au-dessus de 190 nm.

La lampe est montée directement sur le cryostat, dans lequel se trouve l'échantillon à irradier. L'étanchéité entre les deux systèmes est assurée par une fenêtre. Selon le type de fenêtre choisi, il est possible de sélectionner un domaine de longueur d'onde. Ainsi une fenêtre en MgF₂, placée à l'extrémité de la lampe, permet de sélectionner des radiations au-dessus de 120 nm, tandis qu'une fenêtre en quartz suprasil permet une sélection des radiations au-dessus de 185 nm.

Figure 1. (a) Spectre d'émission de l'hydrogène; (b) Représentation de la transmission de différents filtres en fonction de la longueurs d'onde

La lampe est maintenue sous un flux continu d'hydrogène grâce à une pompe étanche (Alcatel), la cavité micro-onde (Opthos instrument) est refroidie en continu avec de l'air comprimé.

Trois paramètres jouent sur la stabilité du plasma:

- le flux du gaz à l'intérieur de la lampe. Il doit être le plus constant possible.

- le réglage de l'électrode mobile situé sur la cavité. Un ajustement très fin permet d'avoir d'obtenir un plasma le plus étendu possible.

- le débit d'air comprimé.

Figure 2. Schéma d'une lampe à flux d'hydrogène *

Nous utilisons le protocole suivant pour mettre en fonctionnement la lampe:

- pompage sur la lampe jusqu'à 1,2.10^-2 mbar (jauge Thermovac).

- réglage du flux d'hydrogène, environ 4,2.10^-1 mbar, en pompage continu.

- mise en route de l'air comprimé.

- initiation de la dissociation de H₂ avec la décharge électrique haute fréquence.

- réglage fin grâce à l'électrode en céramique.

Figure 3. Lampe à flux d'hydrogène en fonctionnement *

Autres photos*:

Pour nos expériences de photochimie, les spectres infrarouges sont enregistrés en réflexion (le faisceau IR est réfléchi sur un miroir doré à l'or) avec un spectromètre  infrarouge par transformée de Fourier (Nicolet série II Magna 750). Ce dispositif est modifié pour recevoir sur l'enceinte cryostatique la bride permettant de fixer la lampe et la fenêtre de MgF₂ ou de quartz. La surface de dépôt est le miroir doré qui peut tourner selon trois positions (Figure 4.):

- Dépôt: perpendiculairement à la buse d'injection.

- Enregistrement: perpendiculairement au faisceau IR.

- Irradiation: perpendiculairement au plasma d'hydrogène de la lampe.

Figure 4. Représentation des 3 positions possibles du cryostat *

* pour utiliser les photos envoyez-moi un mail