Synthèse d'ozone induite par bombardement électronique d'une matrice d'oxygène

Ozone synthesis induced by electron bombardment of a dioxygen matrix

¹ Laboratoire des Collisions Atomiques et Moléculaires, Université Paris-Sud, bâtiment 351, 91405 Orsay cedex, France
² Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft, Faradayweg 4-6, 14195 Berlin, Germany

Résumé

L'irradiation d'un film d'oxygène moléculaire par des électrons conduit à la production d'ozone. O₃ a été mis en évidence par spectroscopie de perte d'énergie d'électrons (HREELS) qui permet d'observer les modes d'excitation vibrationnelle des molécules. L'identification de O₃ est confirmée par l'étude de l'effet isotopique. Le seuil énergétique de formation est de l'ordre de 3,5 eV. Il correspond à la dissociation de O₂ par attachement d'un électron : O₂+e^-↦(³P)+O^-(₂P), suivi de la réaction spontanée de recombinaison : O+O₂+O₂↦O₃+O₂. A des énergies supérieures à 5,1 eV, l'excitation de O₂ vers des états de Rydberg et du continuum de Schumann-Runge est la principale source d'oxygène atomique et donc d'ozone. Des mesures en fonction du temps d'irradiation montrent que la quantité d'ozone formé sature.

Abstract

Electron irradiation of a molecular oxygen film leads to ozone formation. O₃ synthesis was demonstrated by high-resolution electron energy-loss spectroscopy (HREELS) which shows vibrational modes of O₃ molecules. This identification was confirmed by isotopic effect. The energetic threshold of O3 synthesis is of the order of 3.5 eV. This corresponds to O₂ dissociation by electron attachment: O₂+e^-↦(³P)+O^-(₂P), followed by the spontaneous recombination reaction: O+O₂+O₂↦O₃+O₂. Above 5.1 eV bombarding energy, O₂ dissociation via excitation of Rydberg states and Schumann-Runge continuum is the main source of atomic oxygen and thus of ozone. Further measurements performed as a function of the irradiation time show that the number of O₃ molecules formed in the film saturated.