ULTRAVIOLET
Sources d'ultraviolet
D' après les lois du rayonnement (la longueur d'onde du maximum d' émission varie en fonction inverse de la température absolue), il faudrait produire des températures très élevées pour obtenir une émission d'origine thermique qui soit utilisable dans l'ultraviolet. Cela n'est qu'imparfaitement réalisé dans les lampes à incandescence, où la température de couleur ne dépasse que de peu 3 000 K, même dans les photofloods et les lampes aux halogènes. Des températures plus élevées peuvent être atteintes dans les arcs, dont l'exemple classique est l'arc à carbone et l'exemple le plus récent est l'arc à xénon sous haute pression (de 10 à 30 atmosphères) dont le spectre peut s'étendre jusqu'au début de l'ultraviolet lointain, à condition que l'enveloppe de quartz soit de très bonne qualité. Mais ces sources présentent toujours l'inconvénient d'émettre beaucoup plus de lumière visible que l'ultraviolet (9 p. 100 de l'énergie seulement pour λ < 400 nm dans un arc au xénon).
Une bien meilleure efficacité est obtenue dans l'émission par les transitions électroniques d'atomes, de molécules ou d'ions, excités par décharge électrique dans les gaz ou les vapeurs soit en régime permanent, soit sous forme disruptive. La lampe à vapeur de mercure en constitue l'exemple certainement le plus répandu dans le domaine des applications de l'ultraviolet. Sous la forme « basse pression », définie par une géométrie et des conditions de fonctionnement n'entraînant qu'une élévation modérée de la température, elle émet dans l'ultraviolet un spectre de raies parmi lesquelles la raie de résonance 253,7 nm est particulièrement intense, la raie 184,9 nm (raie de résonance d'une autre série) étant utilisable dans les modèles pourvus d'une enveloppe de quartz de bonne qualité. Par contre, dans la forme « haute pression », où celle-ci peut dépasser 100 atmosphères (la puissance dépensée étant de l'ordre de 10 à 20 watts par centimètre carré d'enveloppe), les raies sont très élargies, certaines sont réabsorbées, et l'émission se compose surtout d'un fond continu ; la brillance de ces lampes est très élevée.
Les décharges dans les gaz rares à basse pression produisent une émission de raies intenses, parmi lesquelles la raie de résonance 146,9 nm du xénon est utilisée pour des applications photochimiques.
Les étincelles, qui ont été employées depuis les premiers temps de la spectroscopie dans l'ultraviolet, constituent la source de base pour les applications à l'analyse spectrochimique dans cette région. Mais leur principal avantage, sous la forme des « étincelles sous vide », est de ne présenter aucune limitation en longueur d'onde et d'être, de ce fait, d'un emploi très général dans l'ultraviolet lointain, où elles apportent, concurremment avec les plasmas créés par d'autres méthodes (impact d'un faisceau laser sur des cibles solides, machines à confinement magnétique, etc.), le moyen de réaliser des températures très élevées et de produire l'émission des spectres des ions jusqu'aux degrés d'ionisation les plus hauts (cf. infra).
Une source de spectre continu est presque toujours nécessaire pour l'étude des spectres d'absorption, et cette possibilité a pendant longtemps fait défaut, du moins sous une forme pratique, dans l'ultraviolet lointain. Citons :
– La décharge dans l'hydrogène, très utilisée dans l'ultraviolet proche et moyen, dont le spectre continu s'étend jusqu'à 165 nm et est prolongé vers les courtes longueurs d'onde par un spectre très riche en raies ; ce spectre continu est émis par des transitions entre un état supérieur excité, stable, et un état inférieur[...]
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Écrit par
- Jacques ROMAND : directeur adjoint du laboratoire des hautes pressions du C.N.R.S.
- Boris VODAR : directeur du laboratoire des hautes pressions du C.N.R.S., Bourg-la-Reine
Classification
Médias
Longueurs d'onde et énergies
Encyclopædia Universalis France
George Stokes
Hulton Archive/ Getty Images
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