Conséquences sur la cinétique d’adsorption de l’azote moléculaire sur le tungstène

Laboratoire ERMES, 6, rue du Joli Cœur, 54000 Nancy, France.

Résumé

“L’azote activé”, ou plus précisément les atomes d’azote ou les molécules excitées à longue durée de vie créés par ionisation en phase gazeuse augmente les quantités d’azote adsorbé sur les métaux réfractaires et particulièrement le tungstène. Cependant des observations singulières telles que des déplacements de pics en désorption thermique montrent que la surface est contaminée par l’oxygène durant l’adsorption. Les atomes d’oxygène qui parviennent sur la surface font partie de molécules de monoxyde d’azote. Ces molécules de monoxyde d’azote sont formées par la recombinaison hétérogène des atomes d’azote avec l’oxygène adsorbé sur les parois de l’enceinte à ultravide. On suit alors par spectrométrie de masse la vitesse de production du monoxyde d’azote. On montre qu’elle est proportionnelle à la vitesse d’atomisation de l’azote moléculaire en phase gazeuse. D’autres réactions telles que l’adsorption de l’azote atomique, ou la recombinaison de l’azote atomique avec de l’azote adsorbé pour redonner l’azote moléculaire sont également décrites.

La conclusion essentielle de l’étude est que pour les espèces dissociées l’adsorption est plus rapide que la recombinaison hétérogène. Ce point avait déjà été noté pour l’oxygène atomique et apparaît ainsi être très général.

Abstract

“Activated nitrogen” i.e. nitrogen atoms or long lived excited molecules produced by electron impact are known to enhance nitrogen adsorption on transition metals particulary tungsten. However unusual features such as shifts in thermal desorption peaks lead us to the conclusion that the surface is contamined by oxygen during the adsorption. Oxygen atoms are brought on the surface as part of nitrogen monoxide molecules which are formed by heterogeneous recombination of nitrogen atoms with oxygen adsorbed on the walls of the apparatus. The rate of production of nitrogen monoxide is then followed by mass spectrometry and is found to be first order with nitrogen atomisation. Other reactions such as nitrogen atom adsorption or nitrogen atom recombination leading to molecular nitrogen are also described. The main conclusion is that for atomic species adsorption is preferred over recombination. This fact has been pointed out previously in the case of oxygen and appears to be quite general.