Interaction de proton avec une surface de fluorure de lithium : correlations entre la perte d'energie et l'emission electronique

• Auteur / Autrice : Jean-Pierre Atanas
• Direction : Michel Barat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Le travail decrit dans ce memoire porte sur l'etude experimentale de l'interaction de protons avec une surface de fluorure de lithium a incidence rasante et a une energie de collision du kev. Nous nous sommes interesses aux mecanismes de perte d'energie du projectile et d'emission d'electrons secondaires. Nous avons mis au point une technique de multi-coincidence originale basee sur l'utilisation d'un faisceau pulse et d'un ensemble de multi-detecteurs a galette de microcanaux. Parmi ceux-ci, seize detecteurs collectent les electrons secondaires, ils sont situes sur une hemisphere entourant la cible et forment un systeme de detection de grande acceptance angulaire. Un autre detecteur sensible en position, utilise avec un deflecteur electrostatique, sert a collecter les particules diffusees analysees en charge et en angle de diffusion. Pour chaque collision, nous mesurons l'energie de toutes les particules detectees, a partir de leur temps de vol repere par rapport au signal du hacheur. Nous pouvons alors, pour chaque etat de charge de la particule diffusee, determiner les correlations entre sa perte d'energie et le nombre et l'energie des electrons secondaires. Bien que la perte d'energie et l'emission electronique apparaissent etroitement liees au niveau de la trajectoire de la particule diffusee, les resultats montrent qu'il existe un canal de perte d'energie ne donnant pas lieu a l'emission secondaire. Ce canal a ete identifie comme etant du a l'excitation des electrons de valence vers des excitons de surface. A basse energie, ce mecanisme est responsable de la majeure partie de la perte d'energie des protons incidents. Finalement, les resultats montrent que la formation de l'ion negatif est le processus d'extraction des electrons de valence, l'emission secondaire resultant quant a elle du detachement dans le vide de l'ion negatif.

The work described in this thesis deals with the experimental study of the interaction of protons with a surface of lithium fluoride at grazing incidence and at a collision energy of the KeV. We are interested in the mechanisms of the projectile's energy loss and the secondary electrons emission. We have developed an original multi-coincidence technique based on the use of a pulsed beam and a set of micro-channelled multi-detectors. Of these, sixteen detectors collecting the secondary electrons are located on a hemisphere surrounding the target and form a large acceptance angular detection system. Another position-sensitive detector, used with an electrostatic deflector, serves to collect the diffused particles analysed in charge and diffusion angle. For each collision, we measure the energy of all detected particles, from their time of flight with reference to the chopper signal. We can then, for each state of charge of the scattered particle determine the correlations between its energy loss and the number of emitted secondary electrons. Although the loss of energy and the electronic emission appear closely related to the trajectory of the scattered particle, results show that there is another energy loss channel, which does not give rise to secondary electron emission. This channel was identified as being due to excitation of valence electrons to surface excitons. At low energy, this mechanism is responsible for most of the energy loss of the incident protons. Finally, results show that the formation of the negative ion is the process of extracting the valence electrons from lithium fluoride, the secondary emission resulting in the detachment in vacuum of the negative ion.