Étude expérimentale de la fragmentation d'agrégats d'eau induite par impact d'ions multichargés

This work deals with the fragmentation of neutral water clusters induced by collisions with slow and swift multiply charged ions. Strong projectile charge dependence is found for all of the fragmentation patterns in the charge transfer regime. When increasing the projectile charge (from q = 2 to q = 20), we observe a modification of the scenario of the fragmentation dynamics with a transition from a partial dissociation to a full cluster explosion. We observe that water clusters are more strongly heated by Xe20+ than by He2+. These results are in contrast to the generally accepted idea that highly charged ions are an efficient tool to ionize the target at large impact parameters without a huge amount of energy transfer. The results obtained with high energy projectiles Ni25+ i.e. in the ionization regime, are very similar than those obtained with low velocity Xe20+ i.e. in the charge transfer regime. These results suggest that even if the primary mechanism is different, the "same" electrons are into play and ejected from the target. In this work, we have also produced size-selected protonated water clusters by the coupling of an ElectroSpray Ion source together with a quadrupole mass filter. In order to perform, in the next future, collisions between these size-selected water clusters and projectile ions, we designed and realized a new experimental device which allows us to produce intense singly charged ions beams.Cette thèse présente une étude de la fragmentation d'agrégats d'eau neutres induite par impact d'ions multichargés lents et rapides. L'étude, majoritairement réalisée dans le régime de capture dominant, montre que les patterns de fragmentation varient fortement avec la charge du projectile. L'agrégat se dissocie en de nombreux fragments chargés lorsque la charge du projectile est grande (q=20), tandis que la dissociation n'est trouvée que " partielle " dans le cas de projectiles de plus petites charges (q=2). Un chauffage plus important de l'agrégat est observé dans le cas des projectiles multichargés. Ces résultats sont à l'opposé de l'idée généralement admise selon laquelle ces ions très chargés sont des outils permettant d'ioniser de façon douce une cible depuis de grands paramètres d'impact et donc sans important transfert d'énergie. Ils sont interprétés comme la signature d'une redistribution d'une partie de l'énergie coulombienne sur les modes de liberté interne de ces agrégats moléculaires. Les résultats obtenus avec des ions de haute énergie Ni25+ (v=22 u.a), i.e. dans le régime d'ionisation, sont très similaires à ceux obtenus avec des ions Xe20+ (v=0,3 u.a.) dans le régime de capture électronique. Ces résultats suggèrent que même si les processus primaires sont différents, les " mêmes " électrons sont mis en jeu lors de la collision. D'importants développements expérimentaux ont par ailleurs permis de produire une cible d'agrégats d'eau protonés sélectionnés en taille à l'aide du couplage d'une source d'ionisation par electrospray avec un quadrupôle. Dans l'optique de réaliser de futures expériences de collision avec cette nouvelle cible et donc de s'approcher d'un bilan plus complet de la fragmentation, un banc source permettant de produire des faisceaux intenses d'ions monochargés a, par ailleurs, été conçu et réalisé