ETUDE EXPÉRIMENTALE DU DEUTÉRIUM AU MOYEN D'UN SÉLECTEUR D'ÉLECTRONS
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NOTES ETUDE EXPERIMENTALE DU DEUT~RIUMAU MOYEN D'UN S~~LECTEUR D'~~LECTRONS Nous avons rCcemment effectuk une skrie de mesures expkrimentales sur le deuterium au moyen d'un sblecteur d'Clectrons perfectionnk. Ce sClecteur perfectionnk que nous avons mis au point est bas6 sur celui de i\/larmet et Kerwin (1960 a, b). Plusieurs copies de cet appareil ont d6jB CtC utiliskes dans diffkrents laboratoires et il sera dCcrit dans une prochaine publication. En plus du sklecteur nous avons utilisk un spectromctre de masse miniature dont les caractCristiques seront bient8t publiCes. L'usage du spectromctre s'est avCrke nCcessaire B cause de la prCsence en concentration importante de l'ion D3+dans la chambre d'ionisation. Quarante courbes d'ionisation ont 6tC relevees en utilisant la bande d'knergie des Clectrons qui s'Ctend du seuil d'ionisation de Dz jusqu'B un volt au dessus du seuil. Pour des conditions identiques de pression et de courant d'Clectrons, ces courbes sont facilement reproductibles. Nous pouvons alors rapporter les valeurs expkrimentales suivantes: a) Les niveazlx de vibration La structure des courbes d'ionisation nous permet de distinguer les six premiers niveaux de vibration de Dz+ et Cgalement de mesurer I'Cnergie sCparant chacun de ces niveaux. Ces observations sont relevees au moyen de la mCthode utilisCe par Marmet et Kerwin. La moyenne des quarante mesures que nous avons effectukes donnent les rksultats contenus dans le tableau I 'pour les intervalles sCparant les niveaux de vibration consecutifs. TABLEAU I DiffCrence d'knergie entre les nivea~~x consCcutifs Niveaus 0+1 1-2 243 3+4 4-5 546 Energie, 0.198 0.173 0.157 0.140 0.131 0.12 eV 1t0.01 ~k0.01 f0.015 1t0.02 rtO.02 *O. 02 Ces rksultats mettent bien en evidence la decroissance de l'knergie sCparant les niveaux de vibration. Si on compare ces rCsultats avec les valeurs calcul6es B partir de la relation donnee par Herzberg (1950), on observe que les valeurs des trois premiers niveaux mesurkes correspondent aux valeurs calculbes A l'erreur expkrimentale prk. Pour les trois niveaux suivants nos valeurs sont lCg&rement infkrieures aux valeurs calcu1i.e~. b) Les probabilitts deformation Dans la rCgion voisine du seuil, la courbe d'ionisation est essentiellement formCe de segments de droites correspondant A chacun des niveaux de vibration. Canadian Journal of Physics. Volume 42 (October. 1964) 2022 Can. J. Phys. Downloaded from www.nrcresearchpress.com by Simon Fraser University on 11/14/14 For personal use only.
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NOTES
ETUDE EXPERIMENTALE DU DEUT~RIUM AU MOYEN D'UN S~~LECTEUR D'~~LECTRONS
Nous avons rCcemment effectuk une skrie de mesures expkrimentales sur le deuterium au moyen d'un sblecteur d'Clectrons perfectionnk. Ce sClecteur perfectionnk que nous avons mis au point est bas6 sur celui de i\/larmet et Kerwin (1960 a , b) . Plusieurs copies de cet appareil ont d6jB CtC utiliskes dans diffkrents laboratoires et il sera dCcrit dans une prochaine publication. En plus du sklecteur nous avons utilisk un spectromctre de masse miniature dont les caractCristiques seront bient8t publiCes. L'usage du spectromctre s'est avCrke nCcessaire B cause de la prCsence en concentration importante de l'ion D3+ dans la chambre d'ionisation.
Quarante courbes d'ionisation ont 6tC relevees en utilisant la bande d'knergie des Clectrons qui s'Ctend du seuil d'ionisation de Dz jusqu'B un volt au dessus du seuil. Pour des conditions identiques de pression et de courant d'Clectrons, ces courbes sont facilement reproductibles. Nous pouvons alors rapporter les valeurs expkrimentales suivantes:
a ) Les niveazlx de vibration La structure des courbes d'ionisation nous permet de distinguer les six
premiers niveaux de vibration de Dz+ et Cgalement de mesurer I'Cnergie sCparant chacun de ces niveaux. Ces observations sont relevees au moyen de la mCthode utilisCe par Marmet et Kerwin. La moyenne des quarante mesures que nous avons effectukes donnent les rksultats contenus dans le tableau I 'pour les intervalles sCparant les niveaux de vibration consecutifs.
TABLEAU I DiffCrence d'knergie entre les nivea~~x consCcutifs
Niveaus 0 + 1 1 - 2 2 4 3 3 + 4 4 - 5 5 4 6
Energie, 0.198 0.173 0.157 0.140 0.131 0.12 eV 1t0.01 ~k0.01 f 0 . 0 1 5 1t0.02 rtO.02 *O. 02
Ces rksultats mettent bien en evidence la decroissance de l'knergie sCparant les niveaux de vibration. Si on compare ces rCsultats avec les valeurs calcul6es B partir de la relation donnee par Herzberg (1950), on observe que les valeurs des trois premiers niveaux mesurkes correspondent aux valeurs calculbes A l'erreur expkrimentale prk . Pour les trois niveaux suivants nos valeurs sont lCg&rement infkrieures aux valeurs calcu1i.e~.
b) Les probabilitts deformation Dans la rCgion voisine du seuil, la courbe d'ionisation est essentiellement
formCe de segments de droites correspondant A chacun des niveaux de vibration. Canadian Journal of Physics. Volume 42 (October. 1964)
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NOTES 2023
La diffkence des pentes de deux droites consCcutives est une mesure de la probabiliti. relative de formation de I'ion D2+ dans 1'Ctat vibrationnel concerni?. Les moyennes des resultats que nous avons obtenus sont contenues dans le tableau 11.
TABLEAU I1 ProbabilitC relative de formation de D?+ pour les six premiers niveaux de vibration
Niveaux v = O v = l u = 2 v = 3 u = 4 v = 5
Reinarquons ici que c'est pour le deuxisme niveau que la probabilitb est maximum, alors que pour I'ion Hz+ c'est Ie troisisme niveau qui est le plus probable (Kerwin et al. 1961).
c) Probabilite's relatives de la re'action: Dz+* coll Dz D3+ + D La courbe de probabilitb de formation de D3+ est semblable A celle de D2+.
Le seuil est le mCme A f 0.01 eV, on y distingue les mCmes segments de droite et les mCmes bris que pour les quatre premiers niveaux de D2+. Cependant la diffCrence entre les pentes des droites consCcutives n'est pas la mCme. Le rapport des differences des pentes de D3+ et D2+ pernlet d'obtenir la section efficace relative de la reaction 6tudi6e en fonction des divers Ctats vibrationnels de D2+. Les rCsultats obtenus pour cette mesure sont rCsumCs dans le tableau 111.
TABLEAU 111 Section efficace relative de la formation de D3+ en fonction
des niveaux de vibration de Dz+
Niveaux de vibration u = O v = 1 0 = 2 v = 3
Section efficace relative 1 0.84 0.82 0.82
Les ions D2+ dont llCtat d'excitation correspond 2 un niveau plus ClevC ne semble pas contribuer 2 la formation de D3+. Weingartshofer et Clarke (1964) ont effectuC une observation analogue pour I'ion Hz+.
Nous tenons A remercier les Drs Paul Marmet e t M. Hussain avec lesquels nous avons tenu de fructueuses discussions. Nous sommes Cgalement recon- naissants au Coilseil National de Recherches qui subventionne notre recherche au moyen de I'octroi BT-45.
HERZBERG, G. 1950. Molecular spectra and molecular structure (D. Van Nostrand Co. Inc., New York), pp. 141-143.
KERWIN, L., MARMET, P., et CLARKE, E. M. 1961. Can. J. Phys. 39, 1240. MARMET, P. e t KERWIN, L. 1960~. Can. J. Phys. 38, 787.
1960b. Can. J. Phys. 38, 972. WEINGARTSHOFER, A. e t CLARKE, E. M. 1964. Can. J. Phys. 39, 1240.
RECU LE 29 JUIN 1964. D~PARTEMENT DE PHYSIQUE, UNIVERSIT~ DE LAVAL, Q U ~ B E C , P.Q.
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