exotic nuclei structure and reaction noyaux exotiques ... - IPN - IN2P3

PARTICLES-MATTER INTERACTION
A shape analysis signal of specifically developed n-TD silicon detectors allowed to identify the
atomic number Z of ions as heavy as barium (Z=56) with a single detector. Furthermore, by using the Δ
E-E technique with two of these detectors, the mass of ions of Z=1 up to Z=24 (chromium) could be
determined within one mass unit.
Besides, the development of the L.M.I.S. ion sources carried out in Orsay makes it possible to have
projectiles containing from 100 to 2000 gold atoms. The first results obtained at low and high energy
demonstrate that the projectile atoms penetrate the solid in a cohesive motion which involves an
extreme temperature and pressure transient at the solid surface. The influence of the projectile mass
and energy is being studied in order to investigate this new hydrodynamic regime of the solid-particle
interaction. The systematic study of the ionic emission intensities as a function of the mass and energy
of the projectiles showed that 100-200 qkeV is a sufficient energy for a new very efficient probe of the
solid surface. In collaboration with the TAMU laboratory we develop a new instrument PEGASE for the
secondary ion mass spectrometry (SIMS) associated to a new probe of the solid: massive clusters
constituted of 100 to 1000 bismuth or gold atoms. In this project we associate time of flight mass
spectrometry with the detection of electron emission in order to locate the impact on the surface with
an accuracy of 100 nm. The analysis will be carried out impact by impact to give information on the
chemical composition of a localized nano-region of a few hundred nm3. We open a new domain of
research concerning the analysis of nano-domains on the solid surface, nano structured surfaces by the
impact of high energy nano-particles.
INTERACTION PARTICULES-MATIERE
Une analyse en forme de signaux crées dans des détecteurs silicium de type n-TD spécifiquement
développés, a permis d’identifier en Z des ions aussi lourds que le baryum (Z=56) avec un seul
détecteur. De plus, en utilisant la technique ΔE-E avec deux de ces détecteurs, la masse des ions de
Z=1 à Z=24 (chrome) a pu être déterminée avec une résolution inférieure à 0,5 unité.
Par ailleurs, le développement de la source d’ions L.M.I.S. à Orsay offre la possibilité d’avoir des
projectiles contenant de 100 à 2000 atomes d’or. Les premiers résultats obtenus à basse et haute
énergie montrent que les atomes projectiles pénètrent collectivement le solide ce qui entraine des
conditions transitoires de température et de pression extrêmes à la surface du solide. L’influence de la
masse et de l’énergie du projectile a été étudiée afin de comprendre ce nouveau régime
hydrodynamique de l’interaction solide-particule. L’étude systématique des intensités de l’émission
ionique en fonction de la masse et de l’énergie du projectile a montré que 100-200 qkeV suffisent pour
sonder de manière efficace la surface solide. En collaboration avec le laboratoire TAMU, nous
développons un nouvel instrument PEGASE destiné à la spectrométrie de masse par ions secondaire
(SIMS) associée à une nouvelle sonde du solide : des clusters massifs de 100 à 1000 atomes de
bismuth ou d’or. Dans ce projet, nous associons la spectrométrie de masse par temps de vol avec une
détection des électrons émis, afin de localiser l’impact sur la surface avec une précision de 100 nm.
L’analyse sera effectuée impact par impact pour donner des informations sur la composition chimique
d’une nano-région de quelques centaines de nm3. Un nouveau domaine de recherche est ainsi ouvert,
concernant l’analyse des nano-domaines sur une surface solide, et des surfaces nano-structurées par
l’impact de nano-particules de haute énergie.
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