Microscopie de photodétachement pulsée et à 2 coule – MIPHOP2C

Microscopie de photodétachement pulsée et à deux couleurs. - - Le photodétachement des ions négatifs présente, dans la famille des réactions élémentaires en physique atomique et moléculaire, des caractéristiques particulières qui en font un terrain très propre à l'étude de processus et de lois fondamentales. - - En effet, lors du photodétachement d'un ion négatif, l'électron n'est pas soumis à l'attraction d'un cœur atomique chargé mais neutre, et part quasiment comme un électron libre. En présence d'un champ électrique uniforme extérieur, son mouvement d'accélération est analogue à un mouvement de chute libre. - - De l'onde électronique émise, une moitié tombe directement vers le détecteur et l'autre moitié, partie en sens opposé, est réfléchie par le champ. La coexistence de deux chemins possibles vers le détecteur produit un système d'anneaux d'interférence qu'on peut directement observer. L'observation de ce système d'interférences électroniques donne, du point de vue quantique, une vue directe du carré du module de la fonction d'onde transverse d'un électron atomique, avec un agrandissement de l'image qui peut atteindre trois ordres de grandeur pour seulement 0,5 m de vol dans un champ électrique uniforme. C'est le principe de la microscopie de photodétachement . Les anneaux d'interférence électronique correspondants ont été observés pour la première fois en 1996, sur l'ion Br-, au laboratoire Aimé Cotton (L.A.C.) par l'équipe de C. Blondel et C. Delsart (Phys. Rev. Lett. 77 (1996) 3755). - - L'analyse quantitative de ces interférogrammes donne une mesure très précise de l'énergie cinétique initiale de l'électron photodétaché. La phase associée atteint, dans les conditions de champ électrique courantes, plusieurs tours à moins d'un dix-millième d'eV au-dessus du seuil de photodétachement. La détermination absolue de cette phase par comptage des franges et la connaissance de la longueur d'onde du laser excitateur permettent de déduire l'énergie du seuil de détachement de l'ion négatif utilisé, c'est-à-dire l'affinité électronique de l'atome neutre parent. - - Grâce à la précision interférométrique qu'il donne aux mesures d'énergies électroniques, le microscope de photodétachement rivalise avec les méthodes classiques de mesure des énergies de seuil de détachement. Les affinités électroniques de O, Si, S et F ont été obtenues avec des précisions de l'ordre du µeV. La microscopie de photodétachement a permis aussi d'améliorer la mesure de la structure fine du soufre et de mesurer celle de S-. En 2002, ces méthodes ont été étendues avec succès aux molécules (Phys. Rev. Lett. 89 (2002) 183002) sur le radical OH. - - Actuellement, nous étudions l'effet d'un champ magnétique contrôlé sur les interférogrammes. Nous appliquons des champs magnétiques longitudinaux ou (inclusivement) transverses et nous confrontons les images électroniques obtenues aux résultats des calculs effectués par l'école de Manfred Kleber (Europhys. Letters 56 (2001) 471). Les premiers résultats montrent que la phase est très robuste vis à vis des variations de champ magnétique. Ceci conforte la méthode de mesure d'affinités électroniques par microscopie de photodétachement qui, restant pour l'instant unique au monde, manque de points de comparaison. - - Le présent programme de recherche élargit les études précédentes dans plusieurs directions. Il vise à étendre considérablement le champ d'études physiques et métrologiques du microscope de photodétachement et s'articule en deux volets. Le premier concerne la microscopie de photodétachement pulsée ; il s'appuie sur l'utilisation du système laser pulsé monomode largement accordable actuellement en cours d'achèvement au L.A.C. L'obtention d'interférogrammes de photodétachement par laser pulsé est un défi intéressant en soi, car le microscope de photodétachement est sensible à de très faibles variations d'énergie cinétique des électrons. L'excitation pulsée ouvre la voie à de nombreuses possibil