Photoionisation multiple des vapeurs métalliques

Multiple photoionization of metallic vapors

• Auteur / Autrice : Mehdi Abdelbaki Khalal
• Direction : Pascal Lablanquie, Francis Penent
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 17/09/2018
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de chimie physique-matière et rayonnement (Paris ; 1997-....)
• Jury : Président / Présidente : Emily Lamour
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Lamri Adoui, Nora Berrah
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : John Bozek, Minna Patanen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rayonnement synchrotron

Spectroscopie électronique

Auger, Effet

Photoionisation

Mots clés libres

Spectroscopie électronique

Bouteille magnétique

Effet Auger

Rayonnement synchrotron

Photoionisation

Corrélations électroniques

Electron spectroscopy

Magnetic bottle

Auger decay

Photoionization

Résumé

Ce travail de thèse porte sur l’étude expérimentale des processus de photoionisation multiple de vapeurs alcalines par rayonnement synchrotron. Je me suis intéressé particulièrement à la désexcitation par déclin Auger des atomes ionisés en couche interne. Le dispositif expérimental HERMES mis au point par l’équipe est un spectromètre par temps de vol de type bouteille magnétique qui permet de détecter en coïncidence tous les électrons émis lors du processus d’ionisation (photoélectrons) et de relaxation (électrons Auger). Une partie importante de ma thèse a été consacrée à l’améliorer pour permettre également la détection en coïncidence des ions formés. J’ai reconstitué les différentes voies de désexcitation par simple, double et triple Auger qui suivent l’ionisation en couche 2p du potassium (de configuration électronique [Ar] 4s). Les proportions des ions finaux Kn+ (n=2,3 et 4) sont établies et comparées avec les proportions des ions formés par la désexcitation du trou en couche 2p dans l’argon. Cela permet de mettre en évidence le rôle de l’électron 4s lors du processus de désexcitation (spectateur lors de la première étape puis participateur lors de la seconde étape du déclin). Le déclin Auger qui suit l’ionisation et l’excitation de l’électron en couche 3d dans le rubidium est présenté ensuite. Dans la dernière partie de la thèse je présente la double ionisation 4d-15p-1 dans le Xénon que l’on compare à la photoionisation d’un faisceau d’ion Xe+ (expérience MAIA). Le but étant de montrer que ce processus de double ionisation cœur valence permet de simuler le processus d’ionisation en couche interne 4d des ions atomiques Xe+ et le déclin Auger qui s’en suit.

The increasing availability of modern x-ray light sources with high tunability, high brightness and narrow photon-energy bandwidth has allowed a deep understanding of the physics behind light and matter interactions. During my PhD, I investigated experimentally different process of photoexcitation and photoionization of rare gas atoms (Argon and Xenon) and alkali metals (Potassium and Rubidium) by the means of synchrotron radiation. Our experimental setup is a 2m long magnetic bottle time-of-flight spectrometer that collect in coincidence almost all the electrons emitted in the 4π solid angle. We investigate the multiple Auger decay of the potassium 2p core holes which has an electronic configuration similar to Ar with an additional 4s valence electron. We show the spectator role of this electron in the decay mechanism and the enhancement of double and triple Auger rates comparing with the Argon 2p holes decay. We also investigated the multiple Auger decay of the rubidium 3d core holes. Finally, we investigated the core valence double photoionization of Xenon atom 4d-15p-1 which is compared with the direct ionization of Xe+ ions (MAIA experiment). We showed that the core valence double photoionization process will populate the same states that the ones populated by the photoionization of the ions. One should note that this process is very weak compared to the 4d inner shell ionization of Xe atom but thanks to the coincidence technique we are able to clearly separate and disentangle each ionization process. Our experiment confirmed the results of MAIA and allowed us to extract the Auger spectra associated with the decay of these Xe+ ions, when ionized in the 4d shell.