Fragmentation of the C60 molecule in collision with light ions studied by a multicorrelation technique. Cross sections, electron spectroscopy.

Fragmentation de la molécule C60 par impact d'ions légers étudiée en multicorrélation.Sections efficaces, spectroscopie d'électrons

Arnaud Rentenier (1)

1 I²M - Interactions Ions-Matière (LCAR)

A quantitative study of the C60 fullerene fragmentation in collision with light ions (Hn=1,2,3+, Heq=1,2+, in the velocity range 0,1 - 2,3 u.a.) is presented. The multicorrelation technique, developed between fragment ions and electrons with well defined energy, has enlightened some of the dependences and properties of fragmentation mechanisms (cross sections, electron spectroscopy, size distributions, kinetic energy of fragment ions, Campi's scatter plot, activation energies). The deposited energy hence appeared as an important parameter. Cross sections have been measured, for the first time, for all the collisionnal processes. Ionisation and capture only depends on the collision velocity. On the other hand, scaling laws with the deposited energy have been observed for the cross sections of multifragmentation, which depends on the collision energy and the nature of the projectile. The deposited energy has also been found as an essential parameter to understand the evolution of the charged fragment size distributions. The electron spectroscopy, achieved at an emission angle of 35°, showed spectra peaked at important energies (from 5 to 20 eV). The spectra shape depends on the collision velocity. A first theoretical analysis points out the link between the observed energy distribution and the presence of a centrifugal potential barrier. Finally, correlation experiments between produced ions and electron energy reveal that electron energy increases with internal energy.

Cette thèse présente une étude quantitative des modes de fragmentation du fullerène C60 en collision avec des ions légers (Hn=1,2,3+ , Heq=1,2+) dans le domaine de vitesse 0,1 - 2,3 u.a.. La technique de multicorrélation (ions, électrons, énergie des électrons) employée a permis de dégager certaines dépendances et propriétés des mécanismes de fragmentation (sections efficaces, spectroscopie d'électrons, distributions de taille, énergies cinétiques des fragments, tracé de Campi, énergies d'activation). L'énergie déposée s'est ainsi révélée comme un paramètre important. Les sections efficaces ont été mesurées pour la première fois sur l'ensemble des processus collisionnels. L'ionisation et la capture ne dépendent que de la vitesse de collision. Une loi d'échelle avec l'énergie déposée a été observée pour les sections efficaces de multifragmentation. L'énergie déposée est aussi apparue comme le paramètre principal dans l'évolution des distributions de taille des fragments chargés émis. La spectroscopie des électrons (inédite sur un agrégat), réalisée à un angle d'émission de 35°, a montré des spectres piqués à des énergies d'électron importantes (de 5 à 20 eV). La forme de ces spectres dépend de la vitesse de collision. Un début d'analyse théorique semble montrer que cette structure particulière est liée à la présence d'une barrière de potentiel centrifuge. Enfin, les corrélations ions produits et énergie des électrons mettent en évidence que l'énergie des électrons augmente avec l'énergie interne.

Mots clés: multicorrelation technique; cross sections; electron spectroscopy; deposited energy; internal energy; fragment size distributions

Mots clés: collisions; fullerène C60; mesures en multicorrélation; fragmentation; sections efficaces; spectroscopie d'électrons; énergie déposée; énergie interne; distributions de taille.; distributions de taille

Domaines: Physique Atomique [physics.atom-ph]

Arnaud Rentenier. Fragmentation de la molécule C60 par impact d'ions légers étudiée en multicorrélation.Sections efficaces, spectroscopie d'électrons. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2004. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00006179⟩