Nouha El Hassan - Institut des Sciences Moléculaires d`Orsay

N° d’ordre : 9765
THÈSE
Présentée pour obtenir le grade de
DOCTEUR EN SCIENCES DE L’UNIVERSITE PARIS-SUD 11
Spécialité : Physique
Par
Nouha EL HASSAN
Sujet :
Étude des processus de photoexcitation et de
photoionisation dans les ions multichargés
soutenue le 27 Janvier 2010 devant la commission d’examen composée de :
M. Joël Arianer Examinateur
M. Azzedine Bennani Président
M. Jean-Marc Bizau Directeur de thèse
M. Christophe Blancard Examinateur
M. Francis Penent Rapporteur
M. John West Rapporteur
Thèse préparée au sein du Laboratoire d’Interaction du rayonnement X Avec la Matière

Résumé
Etudedesprocessusdephotoexcitationetdephotoionisationdanslesionsmultichargés
Danscetravaildethèsenousavonsétudiélesprocessusdephotoionisationdanslesions
multichargés.Lessectionsefficacesabsoluesdephotoionisationd’ionsdelasérieisonucléairedufer
(Fe2+‐Fe6+)ontétémesuréessurunegammed’énergiesdephotonallantde20à160eV.
Latechniqueutiliséeconsisteàmélangercolinéairementunfaisceaud’ionsproduitdansune
sourceàrésonancecyclotroniqueélectronique(RCE),avecunfaisceauderayonnementsynchrotron.
Lemontageexpérimentaletlaprocédureutiliséepoureffectuernosmesuressontdécritsdansla
premièrepartiedecemanuscrit.Lesrésultatsobtenussontensuiteprésentésetcomparésaux
résultatsdetroismodèlesdifférents:lemodèleàélectronsindépendants,lemodèleMCDFetle
modèledelamatriceR.D’unemanièregénérale,cettecomparaisonamisenévidencel'échecdes
modèlesexistantsàdécrirel’effetdesexcitationsencoucheinterne3p‐3d,responsablesde
structuresintensesdanslesspectresdephotoionisation.Suiteànosmesures,ceseffetsontpuêtre
modéliséscorrectementdanslecasdel'ionFe4+.
Unedesdifficultésdesexpériencesenfaisceauxcolinéairesrésultedelamauvaiseémittancedes
sourcesRCE,rendantdifficilel'obtentiond'unbonrecouvremententrelesfaisceauxd'ionsetde
photons.Danslebutd'optimiserl'émittancedelasourceRCEinstalléesurlenouveaumontage
expérimentalMAIAsurlalignedelumièrePLEIADESdeSOLEIL,nousavonségalementmodélisé
l’extractiondufaisceaud’ionsàlasortiedelasourceetsontransportjusqu'aupointfocaldu
séparateur.Lesrésultatsdecessimulations,comparésauxmesuresquivontêtreréaliséesavecle
montage,permettrontd'optimiserlapositiondesoptiquesioniquesetd'obtenirdanslazone
d'interactionlescourantsioniquesélevésnécessairesauxnouvellestechniquesquivontêtre
développéessurcemontage,lesspectroscopiesd'électronsetdefluorescence.
Motsclés:Photoionisation,Sectionefficace,Rayonnementsynchrotron,Fer,Sourced'ionà
résonancecyclotroniqueélectronique,Faisceaudetransitionsnonrésolues,MatriceR,MCDF

Abstract
Studyofphotoexcitationandphotoionisationprocessesformulti‐chargedions
Inthisthesiswehavestudiedthephotoionisationprocessesformulti‐chargedions.Absolute
photoionisationcrosssectionsweremeasuredalongtheisonuclearseriesofiron(Fe2+‐Fe6+)overthe
30–160eVphotonenergyrange.
Thetechniqueusedconsistsinmergingcollinearlyanionbeamproducedinanelectroncyclotron
resonanceionsource(ECR)withasynchrotronradiationbeam.First,wedescribetheexperimental
setupandtheprocedureusedtoextracttheabsolutephotoionisationcrosssectionsfromour
measurements.Thenwepresenttheresultsobtainedonironionsandtheircomparisontothe
predictionsofthreedifferentmodels:independantelectronsmodel,MCDFandRmatrix
calculations.Ingeneral,thiscomparisonhasdemonstratedthefailureofthemodelstodescribethe
effectsof3p‐3dexcitations,producingstrongstructuresinthephotoionisationspectra.Following
ourresults,agoodagreementwasachievedinthecaseofFe4+ion.
OnedifficultyofthemergedbeamexperimentsisduetothebademittanceoftheECRion
sources,makingitdifficulttoachieveagoodoverlapbetweentheionbeamandthephotonbeam.In
ordertooptimizetheemittanceoftheECRionsourcethatwillbeusedonthenewsetupMAIA
installedonthePLEIADESbeamlineofSOLEIL,wehavemodelledtheextractionoftheionbeam
fromthesourceaswellasthetransportoftheionbeamuptothefocalpointoftheseparator.These
resultswillhelpobtainingthehighioncurrentsnecessaryforthedevelopmentofnewtechniqueson
theMAIAsetup,theelectronandfluorescencespectrometries.
Keywords:Photoionisation,Crosssection,Synchrotronradiation,Iron,Electroncyclotronresonance
ionsource,Unresolvedtransitionarray,R‐matrix,MCDF