Production d'ions négatifs

Le C₆₀ comme une nano-surface dans la formation des ions négatifs

Récemment, nous avons appliqué notre technique de détection en multicoincidence à l’étude de la formation d’ions négatifs lors de collisions entre des ions multichargés et le C₆₀ à basse énergie.

Des rendements très élevés de formation d’ions négatifs ont été observés jusqu’à 7.1% pour F⁺ et 1.1 % pour F³⁺ très proche des rendements mesurés dans des collisions sur des surfaces métalliques.

Les spectres de temps de vol des ions de recul (C₆₀ ou fragments chargés) pour F⁺ +C₆₀ -> F^- + C₆₀^2+*, F²⁺ +C₆₀ -> F^- + C₆₀^3+* et F³⁺ +C₆₀^- -> F^- + C₆₀^4+* collisions à la même vitesse (v = 0.18 u.a.) sont représentés sur la figure ci-dessous. Ces spectres indiquent une augmentation de l’énergie d’excitation transférée au C₆₀ avec la charge du projectile, conduisant à l’observation de plus petits fragments.

Spectre de temps de vol des ions de recul enregistré en coïncidence avec le projectile diffusé F^-

Le rendement élevé de production d’ions négatifs stables est interprété par un processus de transfert simultané de plusieurs électrons (2, 3 ou 4 pour F⁺, F²⁺ ou F³⁺ respectivement) directement vers les plus basses couches du fluor dans des collisions à faible paramètre d’impact.

Nous avons estimé que le paramètre d’impact pour la formation d’ions négatifs à environ 9 u.a. Cela correspond à des collisions où le projectile passe juste en dessous du nuage électronique du C₆₀.

L’augmentation de l’énergie d’excitation du C₆₀ en fonction de la charge du projectile est expliquée par le nombre de vacances internes sur le C₆₀ provenant des processus direct de capture électronique.

Contrairement à l’interaction ion-surface, où l’énergie déposée est relaxée partiellement dans le solide avec une partie des électrons et des ions secondaires pénétrant dans la cible, pour les interactions ions-nanosurface, la relaxation de la cible peut être sondée précisément en analysant l’émission électronique et le schéma de fragmentation. Cela offre ainsi l’opportunité d’une description quasi-complète de l’évolution du système excité.

Des taux de production d'ions négatifs élevés ont également été mesurés sur d'autres systèmes moléculaires.

Ils sont importants pour la mise en oeuvre de la méthode CIDEC qui permet l'étude de la fragmentation de molécule en fonction de son énergie interne.

Articles:

High formation yields of negative ions in multicharged fluorine F^q+(q=1-3)-C₆₀ collisions, Europhysics Letters (2006)

Formation of negative ions in collisions between fluorine ions and C₆₀ molecule versus the kinetic energy of projectiles, Journal of Physics: Conference Series (2007)

High negative ion production yield in 30keV F²⁺ + adenine (C₅H₅N₅) collisions, J.Phys. B(2009)

Negative ions produced in multicharged ions and C₆₀ collisions, Physca Scripta (2011)