Fragmentation of (multi) charged carbon clusters produced by electronic excitation and ionisation in high velocity collisions
Fragmentation d'agrégats de carbone (multi) chargés formés par ionisation et excitation en collision de haute vitesse
Résumé
The present work is devoted to the study of the excitation, ionisation and fragmentation of monocharged carbon clusters C^+_n (n \leq 10) induced by high velocity (2.6au) collision on helium gas. For this velocity regime the electronic mechanisms of excitation and ionisation are dominant. The collision processes (electronic excitation, simple and (multi) ionisation, fragmentation) are investigated thanks to a new tool based on the shape analysis of current pulses delivered by semiconductor detectors upon the impact of fragments issued from the collision. All fragments are detected in coincidence with 100% efficiency. The electronic process and fragmentation patterns are identified. Absolute cross sections of electronic excitation and simple, double, triple and quadruple ionisation are measured and compared to the predictions of an independent atoms and electrons model (IAE). Branching ratios for all fragmentation channels of C_n^q+ clusters (n=5-10, q=0-4) are measured and analysed in the frame of the MMMC statistical theory (Microcanonical Metropolis Monte Carlo).
Ce travail de thèse porte sur l'étude des processus d'excitation, d'ionisation et de fragmentation d'agrégats de carbone monochargés C^+_n (n \leq 10) lors de collisions avec un atome d'hélium. Les collisions ont lieu à haute vitesse (2.6ua) pour laquelle le mécanisme d'excitation électronique et d'ionisation de l'agrégat domine. Les processus collisionnels (excitation électronique, ionisation simple et multiple, fragmentation) sont étudiés par le biais d'une nouvelle technique basée sur l'analyse de la forme des signaux de courant délivrés par des détecteurs à semi-conducteur sous l'impact des fragments rapides. Elle permet de résoudre sans ambiguïté les empilements de masses dans les détecteurs. La détection en coïncidence sur plusieurs voies permet de collecter tous les fragments issues de la collision (100% d'efficacité). Ainsi, le processus électronique survenu est identifié, la voie de fragmentation aussi. Les sections efficaces absolues d'excitation électronique, de simple, double, triple et quadruple ionisation sont mesurées et comparées aux prédictions d'un modèle à atomes et électrons indépendants (AEI). Les rapports de branchement de toutes les voies de fragmentation des agrégats C_n^q+ (n=5-10, q=0-4) sont mesurés et interprétés dans le cadre de la théorie statistique MMMC (Microcanonical Metropolis Monte Carlo).