c. blondel, c. delsart et c. drag
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C. Blondel, C. Delsart et C. Drag
W. Chaïbi (2003-2006), S. Canlet (thèsard) , R. Pelaez (post-doc)
Microscopie de photodétachement
Principe de la microscopie de photodétachement Effet du champ magnétique : cas longitudinal
Montage expérimental
qFa
0max2azR
Paramètres quantiques :
32
0 2mqF
Nombre d’anneaux
23
032
aN
Interfrange moyen
a
z
NR
i3
00max 3
ah 0v
Détecteur
Fion
z0
7
6
5 4
3
2
1
8
9
10
11
12
13
1 : Source et lentille simple ("einzellens") 2,5,9,10 : Plaques déflectrices3,6,8 : Lentilles simples
4 : Filtre de Wien7 : Virage quadrupolaire11 : Quadrupole de focalisation12 : Décélération13 : Zone d’interaction
Jet d’ions négatifsEnergie cinétique moyenne : 300 to 500 eV 60 to 80 km.s-1
xy
DétecteurRésolution : 65 µm FWHM1 électron chaque 0.1 ms à 1 ms
Colonnez0 = 0.514 mF compris entre150 et 450 V/m
Laser à colorant
= 535 @ 710 nm (~ 596 nm)
P = 100 to 400 mW
stabilité ~ 10 MHz sur 30 min
(mes.) ~ 2.10-8
waist de 20 à 40 µm
C
D
F
Uion
négatif
atomeneutre
h
eA
Si-
SA0872b
R
j
F = 427 Vm-1± 4 Vm-
1
= 0.926 ± 0.008 cm-1
Précision : ± 1 µeV
Affinités électroniques2
'
2
1
21
U
F
C
DhA
Fluor A(19F) = 27 432.451(20) cm-1
Oxygène A(16O) = 11 784.676(7) cm-1
Silicium A(28Si) = 11 207.246(8) cm-1
Soufre A(32S) = 16 752.9760(42) cm-1
Eur. Phys. J. D33, 335 (2005)
Oxygène A(17O) = 11 784.629(22) cm-1 A(18O) = 11 784.606(20) cm-1
Phys. Rev. A64, 052504 (2001)
Oxygène E(2P1/2) E(2P3/2) = 177.084(14) cm-1
Soufre32S: E(2P1/2) E(2P3/2) = 483.5352(34) cm-1
32S: E(3P1) E(3P2) = 396.0587(32) cm-1 J. Phys. B39, 1409 (2006)
OH A(16O1H) = 14 740.982(7) cm-1 J. Chem. Phys. 122, 014308 (2005)SH A(32S1H) = 18 669.543(12) cm-1
J. Mol. Spec. 239, 11 (2006)
La fonction de Green est connueKramer et al., Europhys. Lett. 56, 471 (2001)
Interférence à 2 trajectoires: même phase que pour B=0(invariance)
Interférence à 4 trajectoires
jet d’ion négatifs
détecteur
solénoïde
2 m
23 cm
42 cm
62 cm
13 cm
laser
Champs magnétiques longitudinal et transverse
détecteur
B//F solénoïde
jet d’ions
négatifs
lasertransverse BF
bobines
Jet
S
v
eB
mvRc
eF
mzT 0
02
F
B
µT 55B
0B
µT 110B
µT 165B
µT 55B
µT 110B
µT 165B
Trajectoires classiques
0
100
200
300
400
-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400
Solenoid intensity (mA)
Mag
nit
ud
e (p
ixel
s)
Diamètre mesuré de la figure D(I)
Mesure de la distance R(I) du centre de la figure d’inter-férence à la projection de la source sur le détecteur
Calcul de la valeur théorique de R(I)
CI
CIIDIR
sin)(),(
100 mA ≡ 126 µT = 1.26 G
BmF
ezCI
20
Effet du champ magnétique : cas transverse
Trajectoires et décalage de franges ?
Negative ion
?
E
B
a 'a
?'aa
Problème général :
En présence de la force de Lorentz, le décalage des trajectoires est-il égal au
décalage des franges d’interférences?
Que deviennent les anneaux d’interférences en présence
d’un champ magnétique transverse?
Résultats expérimentaux
Laser
mm 0.94
pixels 36
-1cm 0.338(2)E
-1cm 0.339(2)E
-1cm 0.550(2)E
-1cm 0.549(2)E
La phase d’interférence reste invariante !!
B
0
B
0
16752.955
16752.960
16752.965
16752.970
16752.975
16752.980
16752.985
16752.990
0.42 0.44 0.46 0.48 0.50 0.52 0.54 0.56 0.58 0.60 0.62 0.64 0.66
Em(cm-
eA(c
m-
Sans B ou Bperp.
B/ / (50,7 mA)F=255V/ m
B/ / (50,2 mA)F=291V/ m
B/ / (74.7 ou 0mA) F=291V/ m
± 8.10-3 cm-1 de dispersion due aux
inhomogénéités de champ électrique
Microscopie de photoïonisation: C. Nicole et al., Phys. Rev . Lett. 88, 133001 (2002)
Microscopie de photodétachement moléculaire : C. Delsart et al., Phys. Rev . Lett. 89, 183002 (2002)
American Journal of Physics 66, 38 (1998)F = 423 Vm-1
= 1.2 cm-1 0 = 0.045 ma = 0.35 m
a
zRAiRj
0
2
0
2
41)( Fq
m 2/3
03
24
Décalages isotopiques
Structure fine des atomes et des ions
Molécules
Effet géométrique sur la figure d’interférence
Comme attendu :
Résultats expérimentauxInfluence du champ magnétique transverse
sur la phase de l’interférogramme
)(rAevmp
Soit le moment :
Déphasage magnétique
La figure d’interférence se déplace toute entière !
Dans l’approximation du champ lontain
Btm
eFeBev
dt
ydm z
2
2
Le décalage de l’enveloppe
envelopper
yeBmF
ezr
2/3enveloppe 3
2
Décalage des franges vs. décalage des trajectoires
L’affinité électronique varie-t-elle avec le champ B ?
0. BS
BSSdB
/ cliSe
chemincheminchemin
... rdrAerdPrdpScl
Phase géométrique
Phase magnétique
La courbure des trajectoires ne contribue qu’à un ordre plus élevé. La variation de phase, à une position donnée sur le détecteur, est :
µT 0,05B anneaux 2)(
On obtient commefonction d’onde
La phase de l’interférogramme change comme :
Application numérique :
S
SdBe
rdrAe
.).()(
0)( BBSe
B
z
a
F z0
Détecteur
avec comme dépendence en B
rr r
Bz
y
222max3
. yxRyeB
SdBe
et le décalage de phase
Le déplacement de frange
frangesr est tel que
222max
2/1
23 3
,
2
9
,yxR
yx
z
eFm
yx
En comparant le gradient
frangesenveloppe rr
yeBmF
ezr
2/3franges 3
2
fringes.,0,0,0,0 rrBrrBrBrB r
On a:
Principe : Y.N. Demkov et al., JETP Lett. 34, 403 (1981)
Microscopie de photodétachement : C. Blondel et al., Phys. Rev . Lett. 77, 3755 (1996)
F ~ 291 V/m = 596.89122 nm
B = 1.9 µT B = 27.8 µT B = 56.1 µT
B = 82 µT B = 110.4 µT B = 137.5 µT
F ~ 195 V/m B = 5.10-8 T
i.e. proportionnel au flux de B au 1er ordre :
Formule analytique
Eur. Phys. Lett. 82, 20005 (2008)
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