Studies towards the understanding of the effects of ionizing radiations at the molecular scales (20 to 150 keV H+/H + He Collisions; Dissociative Electron Attachment to Water)
Résumé
This work comes within the scope of recent studies towards a better understanding of the effect of ionizing radiation at the molecular scales on biological systems, initiated by the group IPM of the IPNL in collaboration with the Institute für Ionenphysik of the University of Innsbruck. It is composed of two parts. One presents a new set of coincidence measurements of cross sections for the impact of protons or hydrogen atoms on helium in the energy range 20-150 keV of interest for the radiation biology. It is an archetypal system of interest for the theoreticians and there exists only a few studies on the impact of hydrogen atoms on helium. This study with helium was also motivated for the sake of performing a general test of functioning of the apparatus before investigating more complicated systems. Similar studies were then performed by replacing helium with water and biological molecules of relevance (Uracil, Thymine ...) as target. This constitutes a study of direct effects of fast ionizing radiations on molecules of biological interest. The second part of the thesis deals with another type of ionizing radiations which can be seen as indirect effects of the first fast ionizing radiations studied in the first part. Low energy electrons emission in the energy range 1 to 16eV follows the bombardment of the matter by swift protons/hydrogen atoms; these electrons have in turn an ionizing influence on the environment. A review of the dissociative electron attachment to water was undertaken in the University of Innsbruck motivated by the existing discrepancies between old studies on the same subject. A special attention was given to the problem of high energy kinetic ion discrimination in the trochoïdal monochromator used for this work.
Ce travail s'inscrit dans le cadre d'études récentes pour la compréhension à l'échelle moléculaire des effets des rayonnements ionisants sur les systèmes biologiques, mises en oeuvre par le groupe IPM de l'IPNL en collaboration avec l'Institut für Ionenphysik de l'Université d'Innsbruck. Il est composé de deux parties. La première présente un nouvel ensemble de mesures des sections efficaces d'ionisation de l'hélium par impact de protons ou d'atomes d'hydrogène dans la gamme d'énergie d'intérêt pour la radiobiologie (20 à 150keV). Il s'agit de systèmes modèles d'intérêt pour la compréhension des phénomènes de base, et les collisions H + He ont fait l'objet, jusqu'à présent, de peu d'études utilisant les techniques de coïncidences. En outre, cette étude avec l'hélium a été faite dans l'intention de réaliser un test général de fonctionnement de l'appareillage avant d'aller vers des systèmes plus complexes. Des études similaires ont été ensuite réalisées en remplaçant la cible d'hélium par l'eau ou par des molécules d'intérêt biologique (Uracil, Thymine ...). La seconde partie de la thèse traite d'un autre type de radiations ionisantes que l'on peut voir comme une des conséquences secondaires des radiations étudiées dans la première partie. Des électrons de faible énergie (1 à 16eV) sont émis lors du bombardement de la matière par des protons ou des atomes d'hydrogène rapides; ces électrons ayant à leur tour des effets ionisants sur l'environnement. Une étude de l'attachement dissociatif des électrons sur l'eau a été entreprise à l'université d'Innsbruck, motivée par l'existence d'importants désaccords entre les précédentes études sur le même sujet. Le problème de la discrimination des ions à grande énergie cinétique dans le monochromateur trochoïdal utilisé pour cette étude a fait l'objet d'une attention particulière.
Loading...