Étude de l'ionisation collisionnelle mettant en jeu des états excités dans un mélange potassium-rubidium, à énergie thermique

Study of collisional ionization involving excited states in a potassium-rubidium mixture at thermal energy

• Auteur / Autrice : Mohamed Tahar Djerad
• Direction : René-Jean Champeau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1987
• Etablissement(s) : Paris 11
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : René-Jean Champeau, Jacques Boulmer, Françoise Masnou-Seeuws, Z. Ben Lakdar, M. Cheret, François Gounand

Mots clés

Mots clés contrôlés

Photoionisation

Ionisation

Collisions (physique)

Mots clés libres

Excitation échelonnée

Faisceau laser

Collision atome atome

Ionisation associative

État électronique excité

Section efficace

Interaction multipolaire

Résumé

Cette étude porte essentiellement sur les collisions ionisantes mettant en jeu des états excités dans un mélange de vapeurs saturantes K-Rb, à énergie thermique. La méthode expérimentale consiste en l'excitation laser continue et résonnante en deux étapes des états de Rydberg intermédiaires (n 10) et l'analyse par spectrométrie de masse du courant d'ions. La relaxation radiative et colli­ sionnelle des atomes engendre un milieu complexe. Les processus collisionnels les plus efficaces sont l'ionisation Penning et l'ionisation Hornbeck-Molnar. Dans le système hétéronucléaire Rb(nl) + K(4P) on pourrait s'attendre aux voies de sortie : Rb(nl) + K(4P) -- + e+ K + e + Rb + e. Les mesures montrent que la première voie a une section efficace moyenne de 10-13 cm2. Celles des autres sont au moins trois ordres de grandeurs plus petites et sont donc comparativement négligeables. L'ensemble des résultats obtenus à partir des niveaux 50 à lOS permet de montrer que le flux de la voie d'entrée s'ionise à grande séparation entre Rb(nl) et K(4P). Le processus d'ionisation est dominé par les forces de polarisation, les forces d'échange étant comparativement négligeables. Dans le présent mélange, l'ionisation Hornbeck- Molnar conduit à la formation d'ions homonucléaires K2+, Rb2+ et hétéronucléaires KRb+. Nous avons mesuré les taux de réaction dans les systèmes K ( nl) + Rb--KRb+ + e Rb(nl) + K--KRb+ + e-. Les taux de réaction augmentent avec l'énersie d'excitation de l'état nl, ils ne présentent pas de différences fondamentales avec ceux connus dans les alcalins en phase vapeur pure.

This study concerns mainly ionising collisions involving excited states in a saturated mixture of K-Rb vapours, at thermal energy. The experimental method consists into continuous resonant two steps laser excitation of the atoms (n < 10) and mass spectrometry of ion currents. Radiative and collisional relaxation of the atoms create a complex medium. The most efficient collisional processes are Penning ionisation and Hornbeck-Molnar ionisation. In the heteronuclear system Rb(nl) + K(4P), the following exit channels may be operative Rb+ + e + K Rb(nl) + K(4P) --+K++ e + Rb {KRb+ + e. The measurements show that the first channel has an average cross section lo-13 cm2. Those of the other channels are at least three orders of magnitude smaller and thus comparatively negligible. The data obtained from SD to lOS allow to conclude that the flux in the entrance channel ionises at large separa­ tion between Rb(nl) and K(4P). The process of ionisation is dominated by polarisation forces, exchange forces beeing negligible. In the present mixture, Hornbeck-Molnar ionisation leads to homonuclear molecular ions K2+, Rb2+ as well as the heteronuclear one KRb+. We have measured the rate coefficients for the systems K(nl) + Rb Rb(nl) + K --'-+ KRb+ + e--+ KRb+ + e. The rate coefficients increase with the excitation energy of the level nl ; they do not exibit fondamental differences with those measured in pure alkali vapours.