Etude des processus de photoexcitation et de photoionisation dans les ions multichargés

Study of photoexcitation and photoionization processes on multi-charged ions

• Auteur / Autrice : Nouha El Hassan
• Direction : Jean-Marc Bizau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rayonnement synchrotron

Fer

Photoionisation

Résumé

Dans ce travail de thèse, nous avons étudié les processus de photoionisation dans les ions multichargés. Les sections efficaces absolues de photoionisation d'ions de la série isonucléaire du fer (Fe2+ - Fe6+) ont été mesurées sur une gamme d'énergies de photon allant de 20 à 160 eV. La technique utilisée consiste à mélanger colinéairement un faisceau d'ions produit dans une source à résonance cyclotronique électronique (RCE), avec un faisceau de rayonnement synchrotron. Le montage expérimental et la procédure utilisée pour effectuer nos mesures sont décrits dans la première partie de ce manuscrit. Les résultats obtenus sont ensuite présentés et comparés aux résultats de trois modèles différents : le modèle à électrons indépendants, le modèle MCDF et le modèle de la matrice R. D'une manière générale, cette comparaison a mis en évidence l'échec des modèles existants à décrire l'effet des excitations en couche interne 3p-3d, responsables de structures intenses dans les spectres de photoionisation. Suite à nos mesures, ces effets ont pû être modélisés correctement dans le cas de l'ion Fe4+. Une des difficultés des expériences en faisceaux colinéaires résulte de la mauvaise émittance des sources RCE, rendant difficile l'obtention d'un bon recouvrement entre les faisceaux d'ions et de photons. Dans le but d'optimiser l'émittance de la source RCE installée sur le nouveau montage expérimental MAlA sur la ligne de lumière PLEIADES de SOLEIL, nous avons également modélisé l'extraction du faisceau d'ions à la sortie de la source et son transport jusqu'au point focal du séparateur. Les résultats de ces simulations, comparés aux mesures qui vont être réalisées avec le montage, permettront d'optimiser la position des optiques ioniques et d'obtenir dans la zone d'interaction les courants ioniques élevés nécessaires aux nouvelles techniques qui vont être développées sur ce montage, les spectroscopies d'électrons et de fluorescence.

Ln this thesis, we have studied the photoionisation processes for multi-charged ions. Absolute photoionisation cross sections were measured along the isonuclear series of iron (Fe2+ - Fe6+) over the 20 - 160 photon energy range. The technique used consists in merging an ion beam produced in an electron cyclotron resonance ions source (ECR) with a synchrotron radiation beam. First, we describe the experirnental setup and the procedure used to extract the absolute photoionisation cross sections from our measurements. Then we present the results obtained on iron ions and their comparison to the results of three different models: one electron, MCDF and R matrix calculations. Ln general, this comparison has demonstrated the failure of the models to describe the effects of 3p - 3d excitations, producing strong structures in the photoionisation spectra. Following our results, a good agreement was achieved in the case of Fe4+ ion. One difficulty of the merged beam experiments is due to the bad emittance of the ECR ion sources, making difficult to achieve a good overlap between the ion beam and the photon beam. Ln order to optimize the emittance of the ECR ion source we will use on the new setup MAlA installed on the PLEIADES beam line of SOLEIL, we have modelled the extraction of the ion beam from the source as well as the transport of the ion beam up to the focal point of the separator. These results will help us to obtain the high currents of ions necessary for the development of new techniques on the MAlA setup, the electron and fluorescence spectrometries.