Experimental study of multi-electronic processes on grazing incidence ions collision with LiF(001) surface
Etude expérimentale des processus multi-électroniques lors de collisions d'ions en incidence rasante sur une surface de LiF(001)
Résumé
This manuscript deals with different experimental studies on grazing incidence (< 3 degrees) collisions of monocharged ions at low energies (< 3 keV). The incident beam is chopped. Deflection plates allow a charge analysis of scattered particles after collision detected on a position sensitive detector. Secondary particles (electrons and ions) are collected on a 2p detector made of 16 detection units (2 microchannel plates) Energy loss measurement (translational spectroscopy) associated to the detection of scattered particles in coincidence with secondary electrons emitted during the collision of neon lead to characterization of excited states of the target. Theses excited surface states, when localised at one halogen site are namely excitons and when localised at two holes are kwon as trions. This is the first characterisation of these states by ion impact at surfaces. For neon ions the capture is mediated by Auger neutralisation. Fluorine atoms collision confirmed the established threshold behaviour for the formation of negative fluorine ions. For positive incident fluorine, observation of negative ions under this threshold is an experimental evidence that double capture occurs at least under this threshold. According to the energy loss, interaction between two holes left at neighbouring sites on the surface is obvious. The statistical correlation is accompanied by spatial correlation where electron captures are made into neighbouring halogen sites. There is no experimental evidence to distinguish between bi-electronic capture and second order mono-electronic capture. A theoretical study seems to indicate that second order transition dominates the interaction.
Ce manuscrit présente différentes études expérimentales des collisions en incidence rasante (< 3 degrés) sur LiF(001) d'ions simplement chargés tels que le néon et le fluor de basses énergies (< 3 keV). Le faisceau incident est pulsé. Le produit de la diffusion après une analyse en charge entre des plaques électrostatiques est détecté sur un détecteur sensible en position. Les particules secondaires (électrons ou ions) sont recueillies sur un détecteur composé de 16 unités de détection (2 galettes microcanaux) couvrant 2p stéradian au dessus de la surface. La technique de mesure de perte d'énergie (spectroscopie de translation) associée à la détection des particules diffusées en coïncidence avec les électrons émis de la surface lors de la collision d'ions néons simplement chargés, a permis de mettre en évidence des états excités de la surface. Ces états excités, localisés sur les ions fluors négatifs de la surface, sont soit centrés autour d'une seule lacune (les excitons), soit autour de 2 lacunes, ce dernier, complexe à 3 corps est connu dans la littérature sous le nom de trion. On trouvera dans ce manuscrit la première caractérisation de ces états par impact d'ions. Dans le cas du néon la capture correspond à une neutralisation Auger Les collisions d'atomes de fluors ont confirmé l'existence d'un seuil en vitesse, lors de la formation des ions négatifs. La formation de ces ions à partir d'ions positifs sous ce seuil, donne une preuve expérimentale d'une double capture simultanée. La valeur de la perte d'énergie s'explique correctement si l'on tient compte de l'interaction entre les deux lacunes voisines. La corrélation statistique se double donc d'une corrélation spatiale où les captures d'électrons s'effectuent sur deux sites halogènes voisins. Dans ce cas l'expérience ne permet pas de différencier un processus di-électronique d'un processus mono-électronique du second ordre alors que la théorie semble indiquer qu'il s'agit de processus du second ordre.
Domaines
Physique Atomique [physics.atom-ph]
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