M.TOUCHRIFT Brahim
Soutiendra sa thèse de Doctorat en Physique Spécialité:Sciences Nucléaires.
Intitulée: «Étude des mécanismes de perte d’énergie des ions moléculaires légers dans les solides. »
Le : 24 Novembre 2021 à Salle de conférences de la Faculté des Sciences (4ème étage) à 11h00
Directrice de Thèse : Mme SALAH Houria
Devant le jury d’examen suivant :
| M.AOUCHICHE Hocine | Professeur | UMMTO | Président |
| Mme SALAH Houria | Directeur de recherche | CRNA | Directrice de thèse |
| M. ZIANE Abdelhamid | Professeur | UMMTO | Co-directeur |
| M. HASSANI Saoud | Directeur de Recherche | CRNA/CPMENA | Examinateur |
| M. KHELIFI Rachid | Professeur | U.Saad Dahleb Blida | Examinateur |
| Mme HAMMOUM Karima | Maître de Conférences(A) | UMMTO | Examinatrice |
Cette thèse a pour objet d’étudier l’évolution des processus dynamiques intervenant lors de l’interaction des molécules diatomiques avec des cibles solides. Nous avons, en particulier, discuté l’effet d’interférence se produisant entre les deux atomes constituant la molécule d’hydrogène, et l’influence de l’explosion Coulombienne sur l’élargissement de la perte d’énergie. Ces deux phénomènes sont rencontrés pendant le ralentissement des ions issus de la dissociation de la molécule H2 en mouvement dans le milieu, sous l’effet du potentiel répulsif écranté.
Notre contribution à l’évaluation de la perte d’énergie de projectiles moléculaires porte, en premier lieu, sur le calcul numérique de la perte d’énergie des molécules H2+ dans l’aluminium en utilisant la théorie diélectrique de Lindhard et en exploitant les équations développées par N. Arista et les modèles GMR et L&S pour le confinement des électrons dans les solides.
Sur le plan expérimental, nous avons évalué ; (i) la variation de la distance inter- atomique en fonction de l’énergie incidente et le terme d’interférence, (ii) déterminé le rapport du pouvoir d’arrêt moléculaire/atomique pour les ions H2+ traversant une cible solide de silicium, (iii) utilisé la Diffusion Elastique Non Rutherford (EBS) pour la mesure de la perte d’énergie des ions H2+ dans l’aluminium, et (iv) appliqué les résonances des réactions C12(d,d0)C12 et Al27(p,p0)Al27 pour l’observation des effets de voisinage et de l’explosion Coulombienne.
Pour le traitement des données expérimentales, nous avons utilisé, pour la première fois, le code DataFurnace- développé à l’origine pour extraire les profils en profondeur à partir des spectres de l’analyse par faisceaux atomiques – pour déterminer l’accroissement de la perte d’énergie des faisceaux moléculaires à partir de l’analyse des spectres IBA.
Les résultats obtenus dans ce travail ont permis d’observer d’une manière simple et efficace l’effet de voisinage des ions en mouvement corrélé dans le silicium et l’aluminium. Les valeurs obtenues pour l’augmentation de la perte d’énergie et le facteur de l’élargissement de la perte d’énergie sont respectivement de 1,3 et 2, ce qui est en bon accord avec les résultats obtenus dans la littérature.
Ces résultats ont démontré l’applicabilité de la méthode EBS comme nouvelle approche à l’étude des effets moléculaires et la possibilité d’utiliser l’effet de voisinage pour détecter une résonance fine (quelques dizaines d’électronvolts), difficile à déterminer expérimentalement.
Mots clés :
Pouvoir d’arrêt, Effet de voisinage, Explosion Coulombienne, DataFurnce, Diffusion Elastique, Techniques Nucléaires.
In this thesis the evolution of the dynamical processes involved in the interaction of diatomic molecules with solid targets are studied. We particularly, discussed the interference effect between the two atoms constituting the hydrogen molecule, and assessed the influence of the Coulomb explosion on the energy loss enlargement. These two phenomena are encountered during the slowing down of the ions resulting from the dissociation of the H2+ molecule traveling through a solid medium, under the effect of the screened repulsive potential.
Our contribution to evaluate the molecular projectile energy loss started with the numerical calculation of the energy loss of H2+ molecules in aluminum using the Lindhard dielectric theory. To describe the solid state electron density distribution we considered the equations developed by N. Arista and the GMR and L&S models.
Experimentally, we; (i) evaluated the variation of the inter-atomic distance as a function of the incident energy and the interference term, (ii) determined the molecular/atomic stopping power ratio for H2+ ions passing through a solid silicon target, (iii) applied the Non-Rutherford Elastic Scattering to measure the energy loss of H2+ ions in aluminum, and (iv) applied the 12C(d,d0)12C and 27Al(p,p0)27Al reactions, at resonances, to reveal the occurrence of vicinage and Coulomb explosion effects.
For data processing, we used for the first time, the DataFurnace code – originally developed to extract depth profiles from atomic beam analysis spectra- to determine the increase in energy loss of molecular ions with respect to atomic ones, from IBA spectra.
The results obtained in this work allowed the observation of the vicinage effect of ions in a correlated motion slowing down in silicon and aluminum targets, in a simple and efficient way. The values obtained for the energy loss enhancement and energy loss broadening factor are respectively, 1.3 and 2, which are considered to be in good agreement with the results found in the literature.
These results have also, demonstrated the applicability of the EBS method to study molecular effects and revealed the possibility of using the vicinage effect to detect fine resonances (a few tens of electron-volts), difficult to determine experimentally.
Key words:
Stopping Power, Vicinage Effect, Coulomb Explosion, DataFurnce, Elastic Scattering, Nuclear Techniques.