Echange de charge à énergie thermique entre ions de gaz rares et molécules simples

Laboratoire de Résonance Electronique et Ionique, associé au CNRS (LA 75). Université Paris-Sud 91405 - Orsay.

Résumé

Le transfert de charge à énergie thermique entre les ions de gaz rares He⁺, Ne⁺, Ar⁺, Kr⁺ Xe⁺ et deux molécules simples O₂ et H₂O est étudié dans une cellule de Résonance Cyclotronique Ionique spécialement conçue pour permettre l'observation du spectre de fluorescence et la détermination de l'énergie cinétique des produits.

Avec He⁺ et Ne⁺ le transfert de charge est dissociatif et procède vraisemblablement par un saut ďélectron à distance.

Avec Ar⁺ et Kr⁺, le transfert de charge n’est pas dissociatif. Il s’accompagne de transfert de moment cinétique et ďexcitation vibrationnelle de l'ion moléculaire formé. La population des niveaux vibrationnels de l'ion n'est pas proportionnelle aux facteurs de Franck-Condon, une fraction importante de l'énergie disponible dans la réaction se retrouve sous forme ďénergie vibrationnelle.

Abstract

Charge transfer reaction at thermal energies between rare gas ions: He⁺, Ne⁺, Ar⁺, Kr⁺, Xe⁺ and two simple molecules: O₂ and H₂O are studied in an ICR cell especially deviced to observe fluorescence spectra and to measure kinetic energy of the products.

With He⁺ and Ne⁺ dissociative charge transfer is observed and a long distance resonant electron jump process can account for the experimental results.

With Αr⁺ and Kr⁺, dissociation cannot occur and direct evidence for short distance electron jump with momentum transfer is obtained. Vibrational excitation of the molecular ion, deduced from fluorescence spectra in Ar⁺, H₂O or kinetic energy measurements in the others systems, is not Franck-Condon and charge transfer seems to be a good way to produce vibrationally hot molecular ions.