QUANTUM STUDY OF INELASTIC TRANSFERS IN ATOM-ATOM AND ATOM-MOLECULE COLLISIONS PDF Download

Author: Didier Lemoine
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I. ETUDE DES TRANSFERTS ENTRE COMPOSANTES DE STRUCTURE FINE D'UN ATOME ALCALIN DANS UN ETAT ELECTRONIQUE DOUBLET P INDUITS PAR COLLISION AVEC UN ATOME SANS STRUCTURE; DETERMINATION DES SECTIONS EFFICACES ET DESCRIPTION TOTALEMENT ADIABATIQUE DE LA DYNAMIQUE DE COLLISION, METTANT EN EVIDENCE UN NOUVEAU MECANISME DE COUPLAGE. II. ETUDE DES TRANSFERTS ROTATIONNELS DANS N::(2) (ETAT FONDAMENTAL) ET LI::(2) (PREMIER ETAT EXCITE) INDUITS PAR COLLISION AVEC UN ATOME DE GAZ RARE; EXPLORATION DU DOMAINE DE VALIDITE DES DEUX APPROXIMATIONS COURAMMENT UTILISEES; ETUDE DE LA DISTRIBUTION ANGULAIRE DE LA DIFFUSION DANS LE SYSTEME DU CENTRE DE MASSE POUR N::(2)-NE; EXPLICATION DE L'ORIGINE DES EFFETS D'ASYMETRIE OBSERVES DANS LES TRANSITIONS ROTATIONNELLES POUR LI::(2)-HE, NE.

Author: Alireza Pak
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L’énergie interne (et plus précisément sa distribution) déposée par un ion désorbé dans la source d’un spectromètre de masse gouverne ses fragmentations et donc l’allure du spectre de masse. Des études antérieures, réalisées sur des molécules thermomètres (sels de benzylpyridinium), ont permis un étalonnage en énergie interne de ces ions dans une source ESI. Nos travaux, réalisés sur des esters protonés, ont montré que l’énergie interne moyenne était indépendante du mécanisme de fragmentation (rupture simple ou rupture avec réarrangement). Cette étude concerne l’effet du nombre d’oscillateurs (ou degrés de liberté dof) sur l’énergie interne déposée sur un ion dans des conditions expérimentales données (voltage du cône et température source). Cette étude s’est portée sur cinq peptides caractérisés par différents dof et dont les données thermodynamiques de fragmentation sont connues : YGGFL (dof=228), LDIFSDF (dof=351), LDIFSDFR (dof=420), RLDIFSDF (dof= 420), RPPGFSPFR (dof=444). Le pourcentage d’ions précurseurs survivants a été mesuré pour chacun des peptides étudiés et leur énergie interne moyenne calculée par le biais du logiciel MassKinetics (version 1.4). Ce logiciel, basé sur la théorie RRKM, simule l’abondance des ions depuis leur formation jusqu’à leur détection. Il présente également l’avantage de simuler les distributions d’énergie internes et le gain d’énergie acquis lors de processus collisionnels. De nouveau, comme dans le cas des molécules thermomètres, l’énergie interne de chaque ion est une distribution de Boltzmann, sa moyenne varie de manière linéaire avec le voltage du cône et semble peu dépendante du dof. L’extrapolation de ces droites pour un cône de 0V n’est pas aisée, car seuls les premiers points des droites doivent être considérés (premières fragmentations). De plus, les peptides de haut poids moléculaire ne se fragmentent pas au dessous de 80V. Néanmoins, la superposition de courbes ERMS sous CID (MS2) avec les courbes calculées a permis cette extrapolation. Il apparaît que l’énergie interne initiale (cône nul) est proche de l’énergie thermique (température source). Pour ces simulations, les paramètres collisionnels (pression, efficacité de collision et section efficace) ont été optimisés. A partir de ce résultat, un modèle collisonnel source, rendant compte de l’évolution de l’énergie interne des ions avec le cône pour différents dof est proposé. Ce modèle peut être utilisé quelque soit la molécule étudiée (dof, structure, mécanisme de fragmentation).

Author: Cécile Teyssier
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Le Dispositif d'Irradiation d'Agrégats Moléculaires (DIAM) est conçu pour l'étude de mécanismes de dissociation résultant de l'interaction de nanosystèmes moléculaires avec des protons de 20-150 keV. Une technique originale de spectrométrie de masse appelée COINTOF (Correlated Ion and Neutral Time Of Flight) permet la mesure corrélée du temps de vol des fragments neutres et chargés issus de la dissociation d'un système moléculaire sélectionné en masse. Une stratégie de traitement des signaux a été développée afin de pouvoir distinguer des fragments proches en temps (

Author: François M. G. J. Coppens
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Pages : 148

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Dans cette thèse, nous étudions deux aspects de la dynamique d'impuretés atomiques interagissant avec des nanogouttes d'hélium superfluide (He) : la photo-excitation d'alcalins sur une nanogoutte et le dopage de nanogouttes contenant des tourbillons (vortex) quantiques avec des atomes de gaz rares. Nous utilisons la théorie de la fonctionnelle de la densité d'hélium ainsi que sa version dépendante du temps pour en faire la description théorique. Le premier aspect a été effectué dans le cadre d'une collaboration avec des expérimentateurs sur la photo-excitation du rubidium (Rb). Les alcalins sont une sonde très intéressante des gouttelettes d'hélium car ils résident dans leur zone de surface, où il a été prédit qu'un taux de condensation de Bose-Einstein de 100% était possible en raison d'une densité inférieure à celle de l'hélium superfluide. Nos simulations montrent que les états excités 5p et 6p désorbent à des échelles de temps très différentes, séparées par 2 ordres de grandeur (~100 ps et ~1 ps pour 5p et 6p respectivement). Ces résultats sont en accord avec ceux de l'expérience pompe-sonde à l'échelle femtoseconde qui a étudié la photodesorption d'atomes de Rb. Cependant, dans nos simulations, l'excitation vers 5pPi_{3/2} aboutit à un exciplexe RbHe lié à la surface, contrairement à l'expérience où RbHe est éjecté. L'introduction de la relaxation de spin de Pi_{3/2} à Pi_{1/2} nous a permis de résoudre ce désaccord, l'exciplexe RbHe ayant alors assez d'énergie pour désorber. Le deuxième aspect concerne une investigation purement théorique inspirée par les travaux récents de Gomez et Vilesov et al., où les tourbillons quantiques étaient visualisés en dopant les nanogouttes d'hélium avec des atomes d'argent, puis en les faisant atterrir en douceur (soft landing) sur un écran de carbone. Les images au microscope électronique montrent de longs filaments d'agrégats d'atomes d'argent qui s'étaient accumulés le long des coeurs des vortex. La formation de réseaux de tourbillons quantiques à l'intérieur de nanogoutelettes dopées par du xénon est également mise en évidence par diffraction de rayons X qui montrent des pics de Bragg caractéristiques d'agrégats de xénon piégés dans les coeurs des vortex. Nous avons d'abord étudié des collisions frontales entre un atome de xénon, héliophile, et une nanogoutte de 1000 héliums, et comparé les résultats à ceux d'une étude précédente sur le même processus avec le césium (Cs), qui est héliophobe. Dans le cas de Xe une «boule de neige» se forme autour de lui quand il entre dans la nanogoutte, et il lui faut beaucoup plus d'énergie qu'au Cs pour qu'il puisse en ressortir. Quand il le fait, il emporte des héliums avec lui, contrairement au Cs. Nous avons ensuite simulé des collisions entre Ar/Xe et des nanogouttes d'hélium superfluides pour différentes vitesses initiales et paramètres d'impact afin de déterminer leur section efficace de capture. Ces simulations ont ensuite été répétées pour des gouttelettes hébergeant un vortex quantique. On observe que l'impact des impuretés induit de grandes déformations de flexion et de torsion de la ligne de vortex, allant jusqu'à la génération d'ondes de Kelvin hélicoïdales qui se propagent le long du coeur du vortex. Ar/Xe est bien finalement capturé par le vortex, mais pas dans son coeur. Nous avons également découvert que l'existence d'un réseau de 6 lignes de vortex dont les noyaux sont remplis d'atomes d'Ar donne une rigidité accrue à la nanogoutte qui permet de stabiliser le système nano-goutte + vortex même à de faibles vitesses angulaires. Nos simulations impliquant des nanogouttes d'hélium comportant des tourbillons quantiques ouvrent la voie à d'autres investigations sur des nanogouttes hébergeant un ensemble de vortex, en collision avec de multiples impuretés.

Author: THIERRY.. BLASCO
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Pages : 186

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LA SPECTROMETRIE DE MASSE TANDEM EST UNE METHODE MICROANALYTIQUE DESTRUCTRICE PERMETTANT EN PARTICULIER L'ANALYSE STRUCTURALE DE COMPOSES ORGANIQUES ET BIOLOGIQUES. LA METHODE CLASSIQUEMENT UTILISEE (CID) CONSISTE A SELECTIONNER UN FAISCEAU D'IONS AVEC UN PREMIER ANALYSEUR EN MASSE, A L'EXCITER EN LUI FAISANT SUBIR DES COLLISIONS AVEC DES ATOMES OU MOLECULES D'UN COMPOSE EN PHASE GAZEUSE, ET A ANALYSER LES IONS FRAGMENTS OBTENUS PAR DISSOCIATION DES IONS ACTIVES A L'AIDE D'UN DEUXIEME ANALYSEUR. UNE ALTERNATIVE, PROPOSEE EN 1985, CONSISTE A EXCITER LES IONS PAR COLLISION AVEC UNE SURFACE METALLIQUE (SID). L'APPLICATION DE CETTE METHODE A L'ETUDE DE LA FRAGMENTATION DE DIVERS TYPES DE COMPOSES (ALCANE, PEPTIDE, POLYAROMATIQUE HYDROCARBONE) MONTRE QU'ELLE PERMET UN MEILLEUR CONTROLE DE L'EXCITATION DE L'ION INCIDENT ET UN ACCES A DES ENERGIES D'ACTIVATION PLUS ELEVEES. ELLE PRESENTE TOUTEFOIS UN DESAVANTAGE MAJEUR: LA NEUTRALISATION PARTIELLE DU FAISCEAU INCIDENT, QUI CONDUIT A UNE PERTE DE SENSIBILITE. CETTE TECHNIQUE A ETE ETUDIEE SUR TROIS APPAREILS DIFFERENTS, EN ESSAYANT DIFFERENTES GEOMETRIES D'OPTIQUE IONIQUE ET DIFFERENTS TYPES DE SURFACE (SURFACE METALLIQUE EN ACIER INOXYDABLE, CUIVRE OU ALUMINIUM ET SURFACE SEMI-CONDUCTRICE CONSTITUEE D'UNE GALETTE DE MICROCANAUX). LES RESULTATS OBTENUS MONTRENT UNE NEUTRALISATION ELEVEE POUR LES SURFACES METALLIQUES, PLUS FAIBLE DANS LE CAS DE LA SURFACE EN ALUMINIUM ET ENCORE PLUS FAIBLE DANS CELUI DE LA GALETTE A MICROCANAUX. TOUTEFOIS, CETTE DERNIERE SOLUTION SEMBLE PEU ADAPTEE A LA GAMME D'ENERGIE CINETIQUE COMPATIBLE AVEC LES APPAREILS A FILTRE QUADRIPOLAIRE UTILISES (QUELQUES EV A 100EV), L'INCIDENCE RASANTE DU FAISCEAU LIMITANT L'ENERGIE D'ACTIVATION. L'ENSEMBLE DES RESULTATS OBTENUS PERMET D'ETABLIR QUE CETTE TECHNIQUE D'ACTIVATION PEUT PERMETTRE UNE EXTENSION DU DOMAINE D'APPLICATION DE LA SPECTROMETRIE DE MASSE TANDEM, EN PARTICULIER POUR L'ANALYSE STRUCTURALE DE MOLECULES DE GRANDE TAILLE. LA RECHERCHE DE MATERIAUX MINIMISANT LA NEUTRALISATION PARTIELLE SEMBLE TOUTEFOIS INDISPENSABLE

Author: ROMAIN.. FOSSE
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Languages : fr
Pages : 203

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CE MEMOIRE PRESENTE LES EXPERIENCES DE COLLISIONS AGREGATS DE CARBONE C N Q + (N=1 A 5)-ATOMES D'HELIUM A HAUTE VITESSE (2,6 U.A., AINSI QUE 2 ET 4 U.A. POUR L'AGREGAT C 4 4) EFFECTUEES AU TANDEM D'ORSAY. EN TRAVAILLANT EN GEOMETRIE INVERSE (AGREGAT PROJECTILE ET ATOME CIBLE), UNE DETECTION EVENEMENT PAR EVENEMENT DE TOUS LES FRAGMENTS EMIS APRES LA COLLISION EST EFFECTUEE EN COINCIDENCE AVEC UNE EFFICACITE DE 100%. LA CHARGE ET LA MASSE DE CHAQUE FRAGMENT SONT IDENTIFIEES ET PAR BILAN, LE PROCESSUS MIS EN JEU LORS DE LA COLLISION CONNU (IONISATION SIMPLE OU MULTIPLE, EXCITATION DISSOCIATIVE, CAPTURE ELECTRONIQUE). LES SECTIONS EFFICACES DE CHACUN DES PROCESSUS SONT EXTRAITES AINSI QUE LES RAPPORTS DE BRANCHEMENT DES VOIES DE FRAGMENTATION. ENFIN, LES DISTRIBUTIONS DES ENERGIES CINETIQUES DE DISSOCIATION SONT DETERMINEES POUR QUELQUES FRAGMENTS. POUR L'IONISATION, LES SECTIONS EFFICACES EXPERIMENTALES SONT COMPAREES AUX PREDICTIONS DU MODELE A ATOMES ET ELECTRONS INDEPENDANTS ADAPTE A NOS SYSTEMES. CE MODELE REPRODUIT AVEC SUCCES LES TENDANCES OBSERVEES. L'ETUDE DES VOIES DE FRAGMENTATION MENE A PLUSIEURS OBSERVATIONS : PART MAJORITAIRE DES FISSIONS ASYMETRIQUES, PRESENCE DE PROCESSUS DOUBLES, MECANISME DE DISSOCIATION SEQUENTIEL MIS EN EVIDENCE POUR LA VOIE C +/C 3 +/C. POUR L'EXCITATION, SEULE LA PARTIE DISSOCIATIVE EST OBSERVEE EXPERIMENTALEMENT. CE PROCESSUS EST D'ORIGINE MONOELECTRONIQUE. LA PREPONDERANCE DES VOIES MENANT A TROIS FRAGMENTS EST ENCORE INEXPLIQUEE. ENFIN, L'ETUDE DES ENERGIES CINETIQUES DE DISSOCIATION MONTRE UNE GRANDE DIFFERENCE ENTRE L'ENERGIE DEPOSEE DANS LE CAS DU C 2 + ET DANS LES CAS DES AGREGATS DE TAILLE SUPERIEURE. LA CAPTURE ELECTRONIQUE EST MAJORITAIREMENT DISSOCIATIVE, EFFET QUI CROIT AVEC LA TAILLE ET LA VITESSE DE L'AGREGAT. CE RESULTAT PEUT S'EXPLIQUER PAR UNE FORTE CONTRIBUTION DU PROCESSUS DOUBLE DE CAPTURE-EXCITATION. LA TEMPERATURE INTERNE DE L'AGREGAT EST DISCUTEE, CELLE-CI POURRAIT FAVORISER LA FRAGMENTATION. ENFIN, L'ETUDE COINCIDENTE DES IONS DE RECULS MET EN EVIDENCE LA CONTRIBUTION IMPORTANTE DU PROCESSUS DE CAPTURE-IONISATION DE LA CIBLE, PROCESSUS QUI CROIT AVEC LA VITESSE DU PROJECTILE.

Author: Isabelle Braud
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Languages : fr
Pages : 162

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Le dispositif expérimental original développé à Toulouse permet de contrôler les collisions entre un agrégat chargé, libre, thermalisé, sélectionné en masse et des molécules. Il permet d'étudier l'attachement de la molécule sur l'agrégat ou la fragmentation induite par collision. Afin de mieux comprendre les processus d'attachement d'une molécule sur un agrégat, nous avons mesuré les sections efficaces d'attachement de molécules d'alcool, méthanol et éthanol, sur des agrégats d'alcool. Nous avons pu observer un comportement similaire aux agrégats d'eau, c'est à dire des sections efficaces d'attachement inférieures à la section efficace géométrique aux petites tailles qui tendent vers cette section géométrique quand la taille augmente. Ce comportement avait été attribué pour l'eau à un effet dynamique. Ce modèle dynamique peut être étendu avec un bon accord qualitatif aux agrégats d'alcools. Les processus d'attachement et de fragmentation nous permettent de réaliser des expériences de nanocalorimétrie. Nous avons pu déterminer les capacités calorifiques et les températures de transition de phase dans des agrégats d'eau protonés (H2O)nH+, qui viennent compléter les mesures effectuées sur les agrégats déprotonés (H2O)n-1OH-. La nature de la transition est discutée. Un troisième volet de cette thèse concerne la fragmentation induite par collision de molécules d'intérêt biologique : l'uracile protoné, isolé ou hydraté. Nous avons observé les différentes voies de fragmentation de l'uracile protoné. L'influence du nombre de molécules d'eau hydratant la molécule d'uracile sur le spectre de fragmentation est liée à l'affinité protonique des constituants et à la structure de l'agrégat.

Author: Sara Rose Hastings-Simon
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Languages : en
Pages : 95

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Cette thèse concerne l'étude de solides dopés aux ions de terres rares pour des applications aux mémoires quantiques. Nous caractérisons des systèmes différents par rapport à leur utilité pour un protocole de mémoire quantique basé sur un echo de photon modifié. Nous présentons la motivation de ce travail, l'équipement et les techniques expérimentales. Nous avons fait de la spectroscopie par creusement spectral dans Nd3+:YVO4 et Er3+: Y2 Si 05. Nous avons mesuré les décalages de niveaux dus à l'effet Stark dans des matériaux dopés à l'Erbium. Nous avons étudié le temps de cohérence optique dans les fibres dopées Er.