Etude de l'excitation dissociative de première espèce de l'ion H2+

REPUBLIQUE DU CAMEROUN UNIVERSITE DE DOUALA

REPUBLIC OF CAMEROON UNIVERSITY OF DOUALA

FACULTE DES SCIENCES DEPARTEMENT DE PHYSIQUE

Matricule : 01Z412

ETUDE DE L'EXCITATION

DISSOCIATIVE DE PREMIERE

ESPECE DE L'ION H

+
2

MEMOIRE

Présenté en vue de l'obtention du

DIPLOME DE MAITRISE DE PHYSIQUE

Option
PARTICULES ET RADIATIONS

Par

Jean - Jules FIFEN

Licencié ès Sciences

Sous la direction de :

Dr. Ousmanou MOTAPON

Chargé de cours
Université de Douala.

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Année académique 2004 - 2005

DEDICACES

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DEDICACES

> Mon père Esaïe NJIASSE

> Ma maman Franciska BESSEMBEKI.

Chers parents, retrouvez ici ma profonde gratitude en signe de remerciements, pour avoir

joué de manière exemplaire votre devoir de parents. Puisses Dieu vous accorder

miséricorde, bonté, bonheur et longue vie.

> Mon oncle Paul MBOLLO et sa femme Ruth MAKONGO avec qui j'ai passé une partie

de mon parcours scolaire.

> Ma tante Marie PUAMOUN,

> Ma grande mère Rosine MBOUENSIE,

> Mon oncle Georges PEKAROU, responsable de la famille PEKAROU Pierre à qui j'adresse toute mon affection,

> Mon cousin et grand frère Charles PUANTAMOUN. Reçois l'expression de ma profonde
gratitude pour tous les efforts positifs que tu as toujours ménagé au sein de la famille.

> Mes cousins et cousines Kilo, Désiré NGOLLE, Patou,

> Mes cousins et cousines Emmanuel NDACHINGAM, NJIFENJOU Jean Noël, PEKA Marcelline, NJAPDOUNKE Jeannine, TOUPENDI Lydie.

> Tous mes frères Paul NJIANGA, Jeanne Marie NZIE, Alexandre MEFIRE, Emilienne MBOUENSIE, Françoise Aimé NJIASSE, Lucien Esaïe NJIASSE,

> Tout le reste de la famille que je ne pourrais citer ici,

> Mon ami et frère Emmanuel FOKOUA, > Mon amie Nathalie NGO MINYEM,

REMERCIEMENTS

REMERCIEMENTS

> Je souhaiterais que le Dr. Ousmanou MOTAPON, qui a proposé et dirigé ce travail tout en supportant tous mes moments de peine, trouve ici l'expression de ma profonde gratitude. Je lui serai toujours reconnaissant de m'avoir donné le goût de la physique par ses qualités spéciales d'enseignement et sa rigueur dans le travail

Que l'éternel Dieu le garde et lui donne tout le bonheur qui le revient ; car les Hommes comme lui se dénombrent au bout des doigts. Il a été et reste toujours pour moi un exemple à copier. Aussi je remercie toute sa famille qui a toujours été gentille et accueillante envers moi. Je citerais en particulier Mme MOTAPON Chantal sur qui j'implore la vigilance du seigneur afin que son futur fils naisse dans de très bonnes conditions. Sans oublier FIFEN OUSSENI qui a toujours su m'entretenir à chaque fois que j'étais dans leur domicile et partout ailleurs.

> Je tiens également à remercier très profondément l'étudiant en thèse de Doctorat François Olivier WAFFEU pour son immense contribution à l'élaboration de ce travail.

> Que le Dr. TCHIPKAM NGUEBDOB trouve ici l'expression de ma profonde reconnaissance à travers tous ses conseils et appuis qu'il ne cessait de mettre à ma disposition.

> Dans le même ordre d'idées, que le Dr. Robert MBIAKE trouve ici l'expression de ma profonde gratitude.

> Je remercie tout aussi tous les enseignants de la Faculté des Sciences de l'Université de Douala, de m'avoir édifier tel quel. En particulier le Pr. Ebénézer NJEUNWA, le Pr. KWATO DJOCK, le Dr. Ousmanou MOTAPON, le Dr. Robert MBIAKE, le Dr. TCHIPKAM NGUEBDOB, le Dr. Claude Noupa, le Dr. David MONKAM, le Dr. ENAMA, le Dr. Laurent NANA, le Dr. FOUEJIO, le Dr. Anatole TEMGOUA, le Dr. KENGNE et le Dr. MOYO N. Maurice.

> Je tiens à témoigner ma sympathie à tous mes camarades de la 1^ère année à la 4^ème année.

> Que mes professeurs de mathématiques du Lycée Martin NGEUFACK et Guillaume

MONNY, mes maîtres d'école primaire Daniel SANAMA et Mme TABUE trouvent ici

l'expression de ma profonde gratitude.

> Je remercie très particulièrement mon père Esaïe NJIASSE pour son soutient moral et financier très intense pour mon succès.

> Je remercie très particulièrement mon ami Emmanuel FOKOUA pour toute son assistance tant morale que financière ou matérielle face à toutes les épreuves que j'ai eu à endurer, jusqu'à l'accomplissement de ce document.

¾ Je remercie tous mes amis, pour leur permanent soutient moral et leurs encouragements à l'accomplissement de ce travail : Aimé NGOLLO MATEKE, André EWANE EHODE, Carlyne MBIADOU, Christine KOUAM, Edith Flore, Emmanuel FOKOUA, Emmanuel MOULIOM MAYENNE, Germaine TSEMO, Lucrèce SIGNING, SONIA PAULA, Willy NDJABONG et tous les autres qui sont tout aussi importants dont je ne peux citer ici.

> Dans le même sens je remercie tous mes voisins de la cité MYRAMA. Je citerais ici en particulier Mlle Carlyne MBIADOU et Adolphe qui m'empruntait très fréquement son graveur pour l'acquisition des différents logiciels et documents qui ont contribué à l'élaboration de ce document.

SOMMAIRE

SOMMAIRE

Pages

INTRODUCTION 12

12

1. GENERALITES 14

1.1 Présentations des processus collisionnels 14

1.1.1 Le mécanisme direct 15

1.1.2 Le mécanisme indirect 16

1.2 Les états moléculaires 16

1.3 Dynamique de l'excitation dissociative 18

1.4 Théorie du défaut quantique multi-voies (MQDT) 19

1.4.1 Introduction 19

1.4.2 Présentation de la méthode 19

1.4.3 La notion de voie et le formalisme de la matrice K 19

a- Cas à une voie 20

b- Cas à plusieurs voies 21

1.5 Application de la MQDT à l'excitation dissociative et aux processus connexes

1.5.1 La zone de réaction et la zone externe 22

1.5.2 Calcul de la matrice S de diffusion et des sections efficaces 23

1.6 Implémentation du continuum vibrationnel au premier ordre 24

1.7 Implémentation du continuum vibrationnel au second ordre 26

2. APPLICATION A L'ION 28

MOLECULAIRE H2 +

2.1. Introduction 28

2.2. Structure électronique de l'ion moléculaire H2 + et de la molécule de H₂

2.3.	Evolution des fonctions d'ondes du continuum 2.3.1. Présentation des résultats 2.3.2. Observations et interprétations		30 30 31
2.4.	Sections efficaces de recombinaison dissociative et		d'excitation
	dissociative: Contribution des états du continuum.		33
	2.4.1.	Calculs au premier ordre.	33
		2.4.1.1. Processus direct.	33
		2.4.1.1.1. Section efficace de recombinaison dissociative.	33
		2.4.1.1.2. Section efficace d'excitation dissociative.	34
		2.4.1.1.3. Observations et interprétations.	35
		2.4.1.2. Processus total.	36
		2.4.1.2.1. Section efficace de recombinaison dissociative.	36
		2.4.1.2.2. Section efficace d'excitation dissociative.	36
		2.4.1.2.3. Observations et interprétations	37
	2.4.2.	Calculs au second ordre.	38

2.4.2.1. Section efficace de recombinaison dissociative. 38

2.4.2.2. Section efficace d'excitation dissociative. 38

2.4.2.3. Observations et interprétations. 38

CONCLUSION ET PERSPECTIVES 40

Références 41

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RESUME

ABSTRACT

RESUME

En utilisant la théorie du défaut quantique multivoies (MQDT), nous étudions l'excitation dissociative de première espèce de l'ion moléculaire H2 + . Il s'agit de la capture d'un électron par

un ion moléculaire positif, directement dans le continuum électronique, suivi de sa dissociation en espèces chargées et neutres. Dans le cas de la recombinaison dissociative, les produits obtenus sont tous neutres. La description du continuum mis en jeu dans le premier processus est fondamentalement difficile. Nous avons discrétiser le continuum suivant le schéma proposé par Takagi en 2002.

Dans ce travail, l'énergie totale du système électron+ion moléculaire varie entre 13,617 eV et 13,667 eV. La recombinaison dissociative domine l'excitation dissociative en deçà d'une énergie totale du système valant 13,637 eV correspondant au seuil de déclenchement de l'excitation dissociative. Les résultats obtenus sont très encourageants.