Microscopie de photodétachement à 2 couleurs
C. Blondel, W. Chaibi, C. Delsart et C. Drag
Laboratoire Aimé Cotton, UPR 3321, CNRS, campus d’Orsay
Microscopie de photodétachement : principe
FPrincipe : Y.N. Demkov et al., JETP Lett. 34, 403 (1981)
Microscopie de photodétachement : C. Blondel et al., Phys. Rev . Lett. 77, 3755 (1996)
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)
z0
a
7
6
5 4
3
2
1
8
9
10
11
12
13
1 : Doublet de lentilles simples ("einzellens") 2,5,9,10 : Plaques déflectrices3,6,8 : Lentille simple4 : Filtre de Wien
7 : Virage quadrupolaire 11 : Quadrupôle de focalisation 12 : Ralentisseur 13 : Zone d’interaction
énergie cinétique du jet : 300 à 500 eV 60 à 80 km.s-1
xy
détecteur : largeur à mi-hauteur 65 µm1 électron toutes les 0,1 ms à 1 ms
Jet d’ions et colonne de champ électrique
hauteur de “chute” : z0 = 0,514 mF entre 150 et 450 V/m
Acquisition (double passage)
Rmax = 0,5 - 2,2 mm
N = 1 – 9 = 0,3 - 1,8 cm-1
i = 25 - 134 µm
= 596885.3 pm F=258.6 V/m de 2 à 2000 s
jet d’ions
miroir de renvoi détecteur
Laser à colorant
photoélectrons
F
= 535 à 710 nm (~ 596 nm)
P = 100 à 400 mW
Stabilité < 10 MHz sur 30 min (Sigmamètre)
mesurée ~ 2.10-8 (lambdamètre WSU)
Analyse quantitative et spectrométrie électronique
R
j
Si-
F = 427 Vm-
1
~ +/- 1% = 0,926 ± 0,002 cm-1
± 0,008 cm-1
American Journal of Physics 66, 38 (1998)
Fq
m 2/3
03
24
1
22max
2
32
32
2
R
R
eF
mAij
3/2/F
1
Inte
nsité
rela
tive
R / RMax
=0,4 cm -1 F=105 V/m
=0,6 cm -1 F=193 V/m
=0,8 cm -1 F=297 V/m
=1 cm -1 F=415 V/m
Détermination de l’affinité électronique
Ion négatif
Espèce neutre
h
A
Affinité électronique A :h est mesurée
3/2/F est donné par l’ajustement (l’effet Doppler est pris en compte)
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)
Structure interne atomes et ionsSoufre 32S: 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)
MoléculesOH 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., sous presse (2006)
Microscopie de photodétachement à 2 couleurs
1
Inte
nsité
rela
tive
=0,4 cm -1 F=105 V/m
=0,6 cm -1 F=193 V/m
=0,8 cm -1 F=297 V/m
=1 cm -1 F=415 V/m
R / RMax
=3,898 GHz
0,0 0,5 1,0 1,5 2,00,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
Inte
nsité
rela
tive
R (mm)
2ème couleur : 2
1ère couleur : 1
avec =1-2
très bien connu
F
1
Inte
nsité
rela
tive
R / RMax
=0,4 cm -1 F=105 V/m
=0,6 cm -1 F=193 V/m
=0,8 cm -1 F=297 V/m
=1 cm -1 F=415 V/m
3/2/F
Système d’excitation à 2 couleurs
(~ 596 nm)
P ~ 400 mW
I SL = 12,85 GHz
sans modulation
Sign
al n
orm
alis
é
Tension piezo du FP d'analyse normalisée
Photodiode
piezo
d ~ 1,2 cm
/2
J n(~ r33n3FL/)
Tension piezo du FP d'analyse normalisée
Sign
al n
orm
alisé
modulation (1,5 W)
Modulateur
Electro-optique
LiNbO3
Synthétiseur
=1,949 GHz
P =-2,3 dbm
Amplificateur
+ 37 dB
-10 -5 0 5 10 15 20 25 30
3,0
3,2
3,4
3,6
3,8
4,0modulation et filtrage
Sig
nal n
orm
alis
é
Tension piezo du FP d'analyse normalisée
P ~ 2*85 mW
R1=80%
R2=80%
d ~ 3,85 cm
Enregistrements et ajustements
596 894.89 pm
596 8886.21 pm
au lieu de 16 752.9760(42) cm-1
A(32S) = 16 752.976 (40) cm-1
en laissant le champ électrique libre
60 80 100 120 140 160 180
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75
para
mèt
re d
'aju
stem
ent 2
Champ électrique (V/m)
1 couleur 2 couleurs
Energie (cm-1)
Conclusion et perspectives
La « Microscopie de photodétachement » permet une utilisation quantitative des images pour de la spectroscopie de très haute résolution (2,5.10-7)
La « Microscopie de photodétachement à 2 couleurs» conduit à déterminer l’énergie électronique indépendamment du champ électrique
« Microscopie de photodétachement » en champ magnétique transverse et longitudinalT. Kramer et al. Europhys. Lett., 56 471 (2001)Bracher et al., Phys. Rev. A 73, 062114 (2006)
« Microscopie de photodétachement » en régimepulsé (changement de détecteur + fabrication d’unechaîne laser pulsée monomode – 30 ns, 10 mJ)