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Thèse Année : 2021

Electron molecule collisions : study of reaction mechanisms and applications

Collisions électron-molécule : étude des mécanismes réactionnels et applications

Résumé

Electron-molecule collisions are present in various astrophysical media such as interstellar molecular clouds, in planetary atmospheres, and in cold natural or manmade plasmas. Theoretical investigations are presented in this thesis for diatomic molecular cation and polyatomic molecules. Using an approach based on the multichannel quantum defect theory, the dissociative recombination and competitive processes are calculated for diatomic molecules. Different approaches of this theory are used to compute the cross-section and the corresponding rate coefficients for ArH+ molecular cation in a first case where a good agreement with merged beams measurement at low energy is shown. An extension of the theory is used to fully account the dissociative excitation and then computing all the processes cross-section of the HD+ molecular cation. In a second extension of the same theory, with more target states, results are presented for the N2+ molecular cation. The potential energy curves of the carbon dioxide negative ion is calculated and results are in good agreement with the previous calculation. Finally, the electron induces dissociation of HCO+ molecule is modeled in this thesis using an approach that combines the normal modes approximation for the vibrational states of the target molecule, the UK R-matrix code to obtain electron-molecule S-matrix for fixed geometries of the target and the vibrational frame transformation. The importance of the rate-coefficients in the collisional-radiative models of cold ionized media is outlined for all these species.
Les collisions électron-molécule sont présentes dans divers milieux astrophysiques tels que les nuages moléculaires interstellaires, les atmosphères planétaires et les plasmas froids naturels ou artificiels. Des études théoriques sont présentées dans cette thèse pour les cations moléculaires diatomiques et pour les molécules polyatomiques. En utilisant une approche basée sur la théorie des défauts quantiques multivoies, la recombinaison dissociative et les processus compétitives sont calculés pour les molécules diatomiques. Différentes approches de cette théorie sont utilisées pour calculer la section efficace et les taux de réactions correspondants pour le cation moléculaire ArH+ dans un premier cas où un bon accord avec l'expérience à basse énergie est montré. Une extension de la théorie est utilisée pour prendre entièrement en compte l'excitation dissociative et ensuite calculer la section efficace de tous les processus pour cation moléculaire HD+. Dans une deuxième extension de la même théorie, avec plus d'états cibles, des résultats sont présentés pour le cation moléculaire N2+. Les courbes d'énergie potentielle de l'ion négatif du dioxyde de carbone sont calculées et les résultats sont en bon accord avec les calculs précédents. Enfin, la recombinaison dissociative de la molécule HCO+ est aussi calculée dans cette thèse en utilisant une approche qui combine l'approximation des modes normaux pour les états vibrationnels de la molécule cible, le code UK Rmatrix pour obtenir la matrice S, pour des géométries fixes et une "vibrational frame transformation". L'importance des coefficients de vitesse dans les modèles collisionnels-radiatifs des milieux ionisés froids est soulignée pour toutes ces espèces.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03553064 , version 1 (02-02-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03553064 , version 1

Citer

Abdillah Abdoulanziz. Electron molecule collisions : study of reaction mechanisms and applications. Physics [physics]. Normandie Université, 2021. English. ⟨NNT : 2021NORMLH14⟩. ⟨tel-03553064⟩
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