Diexcitation électronique de He par un photon au voisinage du seuil de double ionisation
Résumé
This work presents a study of the 1p0 excited states of He that can be reached by absorption of a single photon carrying an energy close to the double ionization threshold (DIT) (79eV). Above the DIT, these states are the double continuum states, below, they are the double excited states. these two types of states are tightly coupled to the single continuum states with or without excitation of the residual ion He+, owing to their degeneracy in energy. in a one-photon process ,theses states can only be formed owing to the elecronic correlations in the system which must be well described to obtain quantitatively good results. our study is part of a line of work which at a unified description of all these doubly excited, ionized-excited, and double continuum states.
We use the Hyperspherical R-Matrix with Semiclassical Outgoing Waves (HRM-SOW) method, initially dedicated to double photoionization studies. We extend it ot extract information on the single continuum. This extension allows us to compute cross sections of single photoionization with or without excitaion up to n=50 for an excess energy of 100meV just above the double ionization threshold. A deep insight into his process is given by a partial wave analysis. The results obtained shed ligh on the key role of angular and radial correlations. The numerous data we obtain on double and single ionization allow us to establish relation between these two processes. We show that single ionization with an infinite excitation of the residual ion merges into double photoionization when the excess energy is redistributed between the two electrons. it appears that this relation is valid not only for low but also for high photon energy. Since the HRM-SOW method can produce the integrated cross section for double photoionization with a hig accuracy in the low energy domain, we check the Wannier threshold law. The parameters extracted support strongly this law and are in good agreement with experimental results.
We complete this work with the study of doubly excited autoionizing states. The latter manifest themselves as Fano-like resonances in the ionization cross section below the double ionization threshold. We compute partial integrated as well as differential cross sections which allow us to identify a large number of resonances up to the fifh single ionization threshold. Some of them are observed for the first time.
We use the Hyperspherical R-Matrix with Semiclassical Outgoing Waves (HRM-SOW) method, initially dedicated to double photoionization studies. We extend it ot extract information on the single continuum. This extension allows us to compute cross sections of single photoionization with or without excitaion up to n=50 for an excess energy of 100meV just above the double ionization threshold. A deep insight into his process is given by a partial wave analysis. The results obtained shed ligh on the key role of angular and radial correlations. The numerous data we obtain on double and single ionization allow us to establish relation between these two processes. We show that single ionization with an infinite excitation of the residual ion merges into double photoionization when the excess energy is redistributed between the two electrons. it appears that this relation is valid not only for low but also for high photon energy. Since the HRM-SOW method can produce the integrated cross section for double photoionization with a hig accuracy in the low energy domain, we check the Wannier threshold law. The parameters extracted support strongly this law and are in good agreement with experimental results.
We complete this work with the study of doubly excited autoionizing states. The latter manifest themselves as Fano-like resonances in the ionization cross section below the double ionization threshold. We compute partial integrated as well as differential cross sections which allow us to identify a large number of resonances up to the fifh single ionization threshold. Some of them are observed for the first time.
Nous étudions dans ce mémoire de thèse les états diexcités 1po de l'atome d'hélium, situés au voisinage de son seuil de double ionisation (79 eV), atteints par absorption d'un photon. Ces états diexcités sont soit les états du double continuum situés au-dessus du seuil de double ionisation soit les états doublements excités situés en dessous. Ces deux types d'états diexcités sont dégénérés aux états du continuum simple avec ou sans excitation de l'ion résiduel He+ et sont donc fortement couplés à ces derniers. Dans un processus de photoabsorption à un photon, ces états ne peuvent être accessibles que grâce aux corrélations électroniques du système. Le travail que nous avons réalisé s'inscrit dans une démarche qui vise à étudier tous ces états par une seule et même méthode contrairement aux travaux antérieurs où les méthodes se spécialisaient dans le traitement d'un seul type d'état.
Nous utilisons pour cela la méthode HRM-SOW (Hyperspherical R-Matrix with Semiclassical Outgoing Waves), initialement dédiée à l'étude du double continuum de He.
Dans ce travail, elle est étendue à la description du continuum simple avec ou sans excitation. Ainsi, nous avons pu calculer les sections efficaces de photoionisation simple avec ou sans excitation jusqu'à n=50 de He à 100meV seulement au dessous de son seuil de double ionisation. Une analyse détaillée en ondes partielles a permis de mettre en évidence le rôle des corrélation angulaires et radiales dans les états du simple continuum de He. Nous avons ensuite établi une relation de continuité entre la photoionisation double et la photoionisation simple avec une excitation infinie de l'ion résiduel He+. la méthode HRM-SOW permet également de calculer la section efficace intégrée de double photoionisation avec une grande précision y compris à très basse énergie. Nous l'avons donc appliquée pour différentes énergies de photon au voisinage du seuil afin de tester la loi de seuil de Wannier. Les résultats obtenus sont en accord d'une part avec les prédictions théoriques de Wannier, d'autre part avec les résultats expérimentaux. La méthode HRM-SOW apparaît donc comme une méthode complète au dessus du seuil de double ionisation.
Nous avons poursuivi ce travail en amorçant l'étude des états doublement excités autoionisants. Ceux ci se manifestent comme des résonances dans les sections efficaces d'ionisation sous le seuil de double ionisation. Nos calculs de sections efficaces partielles intégrées et différentielles nous ont permis d'identifier ce type d'états dans la région allant jusqu'au cinquième d'ionisation simple. Certains ont été observés pour la première fois.
Nous utilisons pour cela la méthode HRM-SOW (Hyperspherical R-Matrix with Semiclassical Outgoing Waves), initialement dédiée à l'étude du double continuum de He.
Dans ce travail, elle est étendue à la description du continuum simple avec ou sans excitation. Ainsi, nous avons pu calculer les sections efficaces de photoionisation simple avec ou sans excitation jusqu'à n=50 de He à 100meV seulement au dessous de son seuil de double ionisation. Une analyse détaillée en ondes partielles a permis de mettre en évidence le rôle des corrélation angulaires et radiales dans les états du simple continuum de He. Nous avons ensuite établi une relation de continuité entre la photoionisation double et la photoionisation simple avec une excitation infinie de l'ion résiduel He+. la méthode HRM-SOW permet également de calculer la section efficace intégrée de double photoionisation avec une grande précision y compris à très basse énergie. Nous l'avons donc appliquée pour différentes énergies de photon au voisinage du seuil afin de tester la loi de seuil de Wannier. Les résultats obtenus sont en accord d'une part avec les prédictions théoriques de Wannier, d'autre part avec les résultats expérimentaux. La méthode HRM-SOW apparaît donc comme une méthode complète au dessus du seuil de double ionisation.
Nous avons poursuivi ce travail en amorçant l'étude des états doublement excités autoionisants. Ceux ci se manifestent comme des résonances dans les sections efficaces d'ionisation sous le seuil de double ionisation. Nos calculs de sections efficaces partielles intégrées et différentielles nous ont permis d'identifier ce type d'états dans la région allant jusqu'au cinquième d'ionisation simple. Certains ont été observés pour la première fois.
Loading...