Application de la spectrométrie de masse COINTOF à l'étude de la dissociation de petits agrégats d'eau protonés par collision sur un atome d'argon : développement d'une cible de nano-gouttes de gaz rare

Collision induced dissociation of protaned water clusters studies with the COINTOF mass spectrometry technique : development of a target of rare gas droplets

• Auteur / Autrice : Victor Buridon
• Direction : Hassan Abdoul-Carime, Michel Farizon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des agrégats
• Date : Soutenance le 13/12/2013
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Physique et Astrophysique de Lyon (1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de physique nucléaire (Villeurbanne, Rhône)
• Jury : Président / Présidente : Guy Chanfray
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hassan Abdoul-Carime, Michel Farizon, Patrick Moretto-Capelle
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Saïd Ouaskit, Alexandros Clouvas

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dissociation (chimie)

Agrégats, Théorie des (physique nucléaire)

Spectrométrie de masse

Mots clés libres

Spectrométrie de masse

Corrélation de temps de vol des fragments chargés et neutres

Détection évènement par évènement

Dissociation induite par collision

Agrégat d'eau protoné

Efficacité de détection

Rapport de branchement

Section efficace de dissociation

Mass spectrometer

Time of flight correlation between charged and neutral fragments

Event by event detection

Collision induced dissociation

Water clusters

Detection efficiency

Branching ratio

Dissociation cross section

Résumé

L'étude de l'irradiation dans le système moléculaire à l'échelle du nanomètre est un domaine d'investigation innovant des sciences des radiations. Le Dispositif d'Irradiation d'Agrégats Moléculaires (DIAM) est conçu en vue les conséquences de l'irradiation dans des petits systèmes moléculaires modèles comme les agrégats d'eau protonés. L'irradiation provoque la fragmentation en plusieurs fragments neutres ou chargés. La technique de spectrométrie de masse COINTOF (Correlated Ion and Neutral Time of Flight) permet la détection corrélées des fragments neutres et chargés issus de la dissociation d'un système moléculaire préalablement sélectionné en masse et en vitesse. Les données collectées sont traitées et structurées pour permettre l'analyse statistique des corrélations sur un grand nombre d'événements de fragmentation. Parallèlement à l'identification des canaux de fragmentation, la technique COINTOF permet la mesure de leur rapport de branchement et de leur section efficace. La méthode est présentée pour la dissociation induite par collision sur un atome d'argon, d'agrégats d'eau protonés H+(H2O)n:[2;7], accélérés à 8keV. L'efficacité de détection, information déterminante pour la production de données quantitatives, est mesurée à partir des données et étudiée en fonction de la distribution l'amplitude des signaux de détection. Enfin, un nouveau système de cible constituée de nanogouttes de gaz rares a été développé

The study of irradiation in molecular systems at the nanometer scale is an innovative field of research in radiation sciences. The DIAM set-up (Dispositif d'Irradiation d'Agrégats Moléculaires) is designed in order to observe and to characterize the consequences of radiation action on model molecular nanosystems such as protonated water clusters. Irradiation induces the fragmentation of the nanosystem in several neutral and charged fragments. The COINTOF (Correlated Ion and Neutral fragments Time of Flight) mass spectrometry techniques allows the correlated detection of the neutral and charged fragments resulting from the dissociation of a mass and velocity selected molecular system. The data processing is performed before the statistical analysis of the fragment production over a large number of fragmentation events. In parallel with the fragmentation channel identification, branching ratio and cross sections are measured with the COINTOF technique. The method is presented here for the collision induced dissociation on argon atoms of protonated water clusters H+(H2O)n, n=2-7, accelerated at 8keV. The detection efficiency, key parameter for the production of quantitative results, is measured from the set of data itself and studied as a function of the amplitude distribution of the detection signal. Finally, a new set-up for production of rare-gas nanodroplets target has been developed