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Univ. Paris-Saclay
Développement d’une méthode de type "velocity map imaging" pour la mesure de sections efficaces d’émission d’électrons par des molécules d’intérêt biologique en collision avec des ions
Nicolas Sens
Jeudi 26/11/2020, 00:00
CIMAP Caen,

Manuscrit de la thèse.


Résumé :

Ces dernières décennies, l'étude des collisions entre des ions et des molécules d'intérêt biologique a reçu un intérêt croissant en raison des applications en radiobiologie. L'objet de cette thèse est le développement d'un dispositif expérimental en faisceaux croisés spécialement dédié à la mesure de sections efficaces absolues totales, simplement et doublement différentielles (en énergie et/ou en angle) d’émission d’électrons par des molécules d’intérêt biologique. Les électrons émis dans un angle solide de 4π stéradians, suite à la collision entre l’ion projectile et la molécule cible, sont extraits et analysés en énergie et en angle par un spectromètre de type Velocity Map Imaging (VMI). Les sections efficaces absolues d'émission d'électrons sont déduites de la mesure de la densité du faisceau cible, de l'intensité du faisceau projectile et du recouvrement géométrique des deux faisceaux à l'aide d'une microbalance à cristal de quartz et d'un profileur de faisceau d'ions. Dans ce manuscrit, la description du dispositif expérimental, la méthode de détermination des sections efficaces ainsi que la caractérisation complète du dispositif sont détaillées. Les premières valeurs de sections efficaces absolues d'émission d'électrons par des molécules d'adénine et d'uracile en collision avec des ions C4+ (11,76 MeV) et N4+ (60 keV) obtenues avec ce nouveau dispositif sont également présentées et interprétées. La bonne concordance entre ces valeurs et les données expérimentales et théoriques existantes confirme le bon fonctionnement du dispositif expérimental.

Mots-clés : Sections efficaces absolues d'émission d'électrons.

 


Development of a velocity map imaging method to measure cross sections for ion-induced electron emission from biologically relevant molecules

Abstract:

In the last decades, ion collision with biologically relevant molecules has received increasing interest due to applications in radiation biology. The aim of this PhD is the development of a new crossed-beam experimental set-up dedicated to the measurement of absolute total, single and double differential (in angle and/or in energy) cross sections for electron emission from biologically relevant molecules. The electrons emitted in the 4π steradian solid angle after the collision between the projectile ion and the target molecule are extracted and analyzed by a Velocity Map Imaging (VMI) spectrometer. The cross sections are derived from measurements of the target beam density, the projectile beam intensity, and the beam overlap by means of a quartz crystal microbalance and an ion profiler. In this thesis, the experimental set-up description, the method used to determine the absolute cross sections and the complete characterization of the set-up are detailed. The first absolute cross sections for electron emission from adenine and uracil molecules upon collision with C4+ and N4+ ions measured with this new set-up are also shown and discussed. The good agreement between these results and previous experimental and theoretical data confirms the correct functionning of the experimental set-up.

Keywords: Velocity Map Imaging (VMI), Absolute electron emission cross sections, Ion/molecule interactions, Biologically relevant molecules, Ionizing radiation

Contact :  Jean-Yves Chesnel (CIMAP)

Contact : Jean-Yves CHESNEL

 

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