Excitation vibrationnelle de NH₃ par impact d'électrons : 3-10 eV^*

Laboratoire de Chimie Physique, Université Pierre et Marie Curie. 11, Rue Pierre et Marie Curie 75 231 Paris Cedex 05 France., France.

Résumé

A basse énergie (3-10 eV), l'excitation vibrationnelle de la molécule d'ammoniac NH₃ par impact d'électrons est dominée par une résonance de forme, construite par piégeage de l'électron incident dans l'orbitale de valence 2e* (C_3ν). Le spectre de perte d'énergie, obtenu à la résonance, est dominé par trois séries vibrationnelles : nν₁ (élongation N-H), nν₁ + ν₂ et nν₁ + ν₄ (élongation N-H plus un quantum de déformation). Au maximum de la résonance, la section efficace d'excitation du niveau ν₁ atteint 4,8 10_-18 cm²/sr à 90 ° à 7,3 eV; la section totale intégrale est de l'ordre de 14,5 ± 4 10^-16 cm² à 7,5 eV. Les distributions angulaires pour la diffusion élastique et pour l'excitation des niveaux ν₁ 2v₁ et v₄ montrent une forte domination de l'onde d(l = 2).

L'effet isotopique dans l'excitation vibrationnelle résonnante de NH₃ (ND₃) est mesuré pour la série nv1 jusqu'à n = 3. Une bonne concordance est obtenue entre les valeurs expérimentales et celles données par l'oscillateur harmonique dans l'approximation adiabatique. Les caractéristiques de la résonance ²E dans NH₃ sont comparées à celles de la résonance ²B₂ dans H₂O à (6-8 eV), et celles de la résonance ²T₂ dans CH₄ à 7,5 eV. Enfin, la contre-partie de ces résonances de forme, observées dans la photoionisation en couche K de cette série d'hydrures isoélectroniques, est discutée.

Abstract

Vibrational excitation of the ammonia molecule NH₃ by electron impact is dominated at low energy (3-10 eV) by a short lifetime shape resonance in which the incident electron is temporarely captured in the second empty valence molecular orbital of symmetry 2e" (C_3v). The energy-loss spectrum is dominated by three vibrational series nν₁ (Ν-Η stretching), nv₁ + ν₂ and nν₁ + ν₄ (N-H stretching and one quantum of deformation). The differential cross section of the ν₁ mode is a broad hump (> 3 eV) without structure enhanced about 4.8 10^-18 cm²/sr at 7.3 eV at 90°, the size of the integrated cross section is about 14.5 ± 4 10^-16cm² at 7.5 eV. The angular distributions of the elastic peak, of the nν₁ series and of the ν₄ mode show that the resonance state is formed by a capture of an electron behind an essentially d wave (I = 2) centrifugial barrier. Isotope effect in the resonant vibrational excitation of NH₃(ND₃) is measured for the series nv₁ up to n = 3, a good agreement is observed between experimental observation and the values obtained for an harmonic oscillator in the adiabatic nuclei approximation. Low energy electron scattering shape resonance for the second row ten electrons hydride molecules (H₂O, NH₃, CH₄) is discussed and connection with the resonances observed in the K-shell photoionisation of the same series is enlightened.