Thèse soutenue

Etude du depot d'energie des ions lourds dans les solides par simulation monte-carlo

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Auteur / Autrice : BENOIT GERVAIS
Direction : Serge Bouffard
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance en 1993
Etablissement(s) : Caen

Résumé

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L'objet de cette etude est de decrire l'excitation electronique des solides soumis a l'irradiation aux ions, d'energie comprise entre quelques mev/a et quelques dizaines de mev/a. Dans cette gamme d'energie, l'interaction a lieu preferentiellement avec les electrons de la cible et nous nous sommes attaches a decrire l'extension spatiale du depot d'energie et des ionisations induites par l'ion et les electrons secondaires ejectes par celui-ci. Cette description est obtenue par simulation monte-carlo dont les donnees de base sont les sections efficaces d'interaction entre l'ion et les electrons du solide d'une part, et entre les electrons ejectes par l'ion et la cible d'autre part. L'etude est menee pour deux materiaux, un isolant: le quartz et un conducteur: le graphite, en adoptant une description differenciee de la bande de valence de ces deux materiaux. Les resultats de micro-dosimetrie obtenus confirment ceux des precedentes etudes, montrant que la dose locale deposee varie comme l'inverse du carre de la distance au passage de l'ion. Cependant nous avons mis en evidence que l'effet des excitations collectives propres aux solides apportent une difference notable entre isolants et conducteurs ou pour ces derniers 70% des interactions primaires consiste en la formation de plasmons, ce qui delocalise le depot de la dose. Par ailleurs, nous avons vu que dans les isolants, la description de la bande de valence en terme d'assemblee d'etat atomique ainsi que la delocalisation de l'interaction que nous avons introduite, ne nous semble pas rendre compte correctement du depot d'energie sur les electrons de valence. Enfin, nous avons decrit l'evolution temporelle de la charge d'espace introduite par les ionisations, ainsi que l'evolution spatio-temporelle de la distribution d'energie cinetique des electrons, afin de donner les conditions initiales des modeles d'endommagement base sur l'explosion coulombienne et la pointe thermique