Dynamique d'un nuage d'ions piégés et application à la mesure de cinétique de collisions ion-molécule lentes

par Joëlle Rocher

Thèse de doctorat en Sciences

Sous la direction de Fernande Vedel.

Soutenue en 1998

à Aix-Marseille 1 .


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  • Résumé

    Le travail presente porte sur l'application des techniques de confinement en piege quadripolaire a l'etude de reactions ion-molecule, en particulier d'echange de charge entre n#+ et n#2. Cette reaction endothermique (seuil theorique a 1,05 ev) et lente (k#r < 10#-#1#1 cm#3s#-#1) entre dans la modelisation de la haute atmosphere et dans de nombreuses etudes aeronomiques. Elle connait actuellement un regain d'interet, compte tenu des developpements de nouvelles techniques de mesures. Dans ce contexte, un nuage pur d'ions n#+ a ete cree et piege. Son energie cinetique moyenne a ete mesuree par une methode de temps de vol, a travers le diagramme de stabilite des trajectoires, pour des frequences de confinement de 500 khz, 1 mhz et 1,5 mhz. L'etalonnage du profil est obtenu par la simulation tridimensionnelle du parcours complet de 10#6 ions (depuis leur creation jusqu'a leur detection) avec une precision d'environ 0,4 ev. Les evaluations ont revele que le piegeage a q#z eleve (q#z>0,6) dans un puits de potentiel spherique favorise l'obtention d'un nuage chaud et que dans le cas d'un potentiel asymetrique, le min(d#z ; d#r) joue le role de limitant de l'energie cinetique. L'etude des proprietes spectrales du nuage a fait la preuve de l'anharmonicite du potentiel de confinement. Les observations experimentales de defauts de piegeage du n#+, assorties de developpements theoriques (dans le cadre de l'approximation du pseudo-potentiel) ont permis de mettre en evidence des conditions de couplages entre les composantes axiales et radiales (jusqu'alors seulement observes dans notre laboratoire) et entre les composantes du micro- et du macro-mouvement. Les connaissances acquises ont permis la proposition d'un protocole experimental pour l'etude de la collision reactive. Il repose sur la mesure de l'amplitude de la resonance #z d'ions (m/e = 28) sur un spectre en frequence du mouvement, en fonction du temps d'evolution des ions dans le piege. Les premiers resultats de la mesure sont presentes.

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Informations

  • Détails : 255 p.

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  • Bibliothèque : Université d'Aix-Marseille (Marseille. St Charles). Service commun de la documentation. Bibliothèque universitaire de sciences lettres et sciences humaines.
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