Mesure des rapports de branchement

Technique de la grille

Il s'agit d'une technique de mesure des rapports de branchement pour la fragmentation d'espèces polyatomiques. Elle est applicable à différents types d'études, ions négatifs, recombinaison dissociative. Autant elle permet de distinguer la nature des fragments, autant elle ne permet pas de mesurer leur degré d'excitation interne, comme cela peut se faire avec le détecteur 3D.

Dans notre configuration expérimentale, les espèces neutres sont collectées sur un détecteur à barrière de surface, sensible en énergie. Un pic du spectre MCA (« Multi Channel Analyser ») correspond à une énergie donnée, soit à une masse globale de fragments. Ces derniers, provenant de plusieurs canaux de dissociation, ne sont pas distinguables si la masse globale correspond à celle du pic étudié. De manière à déterminer le « poids » relatif de ces canaux (rapports de branchement), on peut utiliser une grille, suffisamment mince pour laisser passer des fragments, de transmission T=0,297 (± 0,015) connue, et placée en amont du détecteur. La probabilité qu'un fragment neutre passe à travers un trou est T, tandis que celle qu'il soit stoppé est (1-T). Comme les fragments bloqués par la grille ne sont pas détectés, les évènements provenant d'un canal particulier (pic du MCA lorsque la grille n'est pas insérée) sont redistribués sur les autres pics du MCA, à une fraction de l'énergie « globale » considérée. Indépendamment des propriétés de la grille, un jeu d'équations linéaires peut être déterminé, qui lie le nombre de dissociations suivant les différents canaux considérés aux nombres d'évènements mesurés sous les différents pics du MCA. Nous pouvons ainsi remonter aux rapports de branchement.

Détecteur 3D

A l'inverse de la technique de la grille qui ne permet de distinguer que les différents canaux entre eux, le détecteur 3D –sensible en position et en temps- permet, via la mesure de l'énergie cinétique des fragments, d'évaluer leur énergie interne. Cette information est capitale pour notre compréhension du mécanisme de RD. Le détecteur, sous sa forme la plus aboutie, est présenté ci-dessous.

Il est construit autour de 2 éléments essentiels : une caméra CCD et une batterie de photomultiplicateurs, détectant respectivement la position et le temps d'arrivée des fragments issus de la recombinaison. Ces derniers heurtent les galettes microcanaux, ce qui donne lieu à de la scintillation, dont une partie est aléatoire. Il faut alors discriminer ces faux évènements de ceux de RD que l'on cherche à étudier. Dans notre configuration instrumentale, cette discrimination est faite à l'aide d'un amplificateur de lumière ultra-rapide. Il consiste en un assemblage d'une photocathode, d'un étage de galettes microcanaux, et d'un écran au phosphore. La photocathode peut être alimentée ou non, dans un temps de l'ordre de la nanoseconde, et agit comme une porte (alimentée, elle bloque l'image ; non-alimentée, elle permet à la caméra de filmer l'événement). L'amplificateur est contrôlé par la batterie de photomultiplicateurs placés à angle droit et illuminés par une fraction de la lumière incidente grâce à la lame séparatrice (on impose des conditions de délais d'arrivée sur les tubes, ainsi que le nombres de flashs correspondant aux nombres de particules). Le délai d'arrivée de deux (ou plus) particules est mesuré, qui combiné à la mesure de la distance inter-particules permet, par une relation bijective, de remonter à l'énergie cinétique des fragments et donc aux rapports de branchement.