Étude détaillée du deuxième terme de l'approximation de Born : applications à l'ionisation de l'atome d’Hydrogène et à la double ionisation de l'atome d’Hélium par impact d’électrons et de positrons

Full study of the second term of the Born approximation : applications on the ionization of the hydrogen atom and the helium atom by electron and positron impacts

• Auteur / Autrice : Bassem Hmouda
• Direction : Claude Dal Cappello, Khaled Hussein
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 10/09/2014
• Etablissement(s) : Université de Lorraine en cotutelle avec Université Libanaise
• Ecole(s) doctorale(s) : SESAMES - Ecole Doctorale Lorraine de Chimie et Physique Moléculaires
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Structures et réactivité des systèmes moléculaires complexes (Nancy) - Structure et Réactivité des Systèmes Moléculaires Complexes / SRSMC
• Jury : Président / Présidente : Mevlut Dogan
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Abdelaziz Mansouri, Adnan Naja
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Wehbeh Farah, Paul-Antoine Hervieux

Mots clés

Mots clés contrôlés

Hélium

Hydrogène

Ionisation des gaz

Ionisation

Born-Oppenheimer, Approximation de

Mots clés libres

Simple ionisation

Double ionisation

Deuxième approximation de Born

Relation de fermeture

Section efficace triplement différentielle

Section efficace quintuplement différentielle

Pseudo-États du continuum

Single ionization

Double ionization

Second Born approximation

Closure approximation

Triple Differential Cross Section

Fivefold Differential Cross Section

Pseudo-States of the continuum

Résumé

Les méthodes perturbatives, telle que l’approximation de Born, sont nécessaires pour résoudre les problèmes inhérents à l’ionisation d’atomes et de molécules par impact d’électrons ou de positrons. Afin d’optimiser les calculs nécessaires pour le second terme de l’approximation de Born, nous avons commencé par étudier l’ionisation de l’atome le plus simple : celui d’hydrogène. Nous avons utilisé une base contenant un grand nombre d’états (294) nous permettant d’éviter la relation de fermeture qui nécessite l’introduction d’un paramètre qui représente la valeur moyenne d’excitation. Nos résultats ont montré un bon accord avec l’expérience surtout pour les faibles énergies des électrons éjectés. Nous avons ainsi pu montrer l’importance de la contribution des états du continuum (représentés par des pseudo-états), en particulier pour les transitions de type dipolaire. Pour la double ionisation de l’atome d’hélium, nous avons appliqué la même méthodologie de calcul numérique complet tout en incluant 20 états et pseudo-états intermédiaires et en utilisant une fonction d’onde corrélée d’interaction de configuration, on a trouvé pour les grandes énergies d’incidence (5 keV) que l’effet du terme Born 2 est presque nul. Par contre l’application de « SBA » avec la relation de fermeture pour l’état fondamental et les premiers états excités montre une petite différence avec « FBA » en particulier en dehors de la région du transfert. Dans le cas des faibles énergies d’incidence (601 eV) il était attendu d’obtenir un effet important de « SBA » surtout que des études sur les (e,3-1e) de l’hélium montrent un déplacement du pic principal par rapport à « FBA ». Donc on peut dire que les 20 états intermédiaires contribuent de façon insuffisante et qu’il faudra considérer beaucoup plus d’états

The perturbative methods, such as Born approximation, are necessary to solve the problems concerning the ionization of atoms and molecules by electrons or positrons impacts. In order to use Born approximation in an optimized way, we tested it on the simplest atom « Hydrogen » by using a basis of large amount of intermediate states (294) and complete numerical calculation without using the closure approximation whose application needs the introduction of a parameter which is the excitation mean value. Our results proved a significant agreement with the experiment particularly for small energies of the ejected electrons. We also proved an important contribution of the continuum (represented by the pseudo-states), and particularly the dipolar transition. For the double ionization of Helium atom, we applied the same methodology of complete calculation by including 20 intermediate states and pseudo-states and by using a configuration interaction wave function, we found that for high incident energy (5 keV) the effect of the second term of Born is almost zero. However, the application of the « SBA » with the closure approximation by using the fundamental state and the first excited states show a slight difference relative to the « FBA » particularly outside the transfer region. In case of low incident energy (601 eV), it was expected a crucial effect of the « SBA » especially that previous studies of (e, 3-1e) of Helium show a significant shift of the main peak relative to the « FBA ». So we can say that 20 intermediate states are not enough and the application of the « SBA » needs more states