Electron kinetics in edge plasmas : collisions with cations of hydrides, nitrides and Noble gases

Les collisions électroniques sont des processus majeurs dans les milieux ionisés froidstels que les nuages moléculaires interstellaires, les aurores polaires, et dans de nombreuxgaz d’intérêt énergétique, les plasmas souvent non thermiques tels que les plasmas debord des machines à fusion et ceux de la rentrée atmosphérique. Pour mieux décrire la cinétique de ces milieux, des expériences de plus en plus sophistiquées sont réalisées et complétées par des calculs théoriques de plus en plus précis. Ces derniers nous permettent de surmonter les obstacles et les limites expérimentales. Tout au long de cette thèse, nous avons étudié les différents processus de collision électron/cation moléculaire, à savoir la recombinaison dissociative, les collisions élastiques, inélastiques (ou excitation ro-vibrationnelle) et super-élastiques (ou désexcitation ro-vibrationnelle). Aux énergies au-dessus du seuil de dissociation de l’ion moléculaire, nous avons étudié l’excitation dissociative. Nous nous sommes concentrés sur les molécules ArH+, BeH+, H2+ et HD+. Pour les cas de ArH+ et BeH+ où nous avons travaillé à des énergies élevées en vue du besoin pour le plasma de bord des Tokamaks, nous avons, à l’aide des lois d’échelle et de la méthode de grille, discrétisé le continuum vibrationnel et produit des états dissociatifs super-excités nécessaire pour nos calculs de dynamique. Nous avons calculé à l’aide de la Théorie du Défaut Quantique Multivoies (MQDT) les sections efficaces etles coefficients de vitesse des différents processus de collisions cités plus haut. Pour ces deux cas, la rotation est négligée. Pour notre participation à l’étude de l’univers primordial, nous avons consacré une partie de cette thèse à l’étude de H+2 et HD+. La particularité de cette étude est d’utiliser la Théorie du Défaut Quantique Multivoies pour calculer les sections efficaces et les taux de réactions en prenant en compte de façon simultanée la vibration et la rotation.Electronic collisions are major processes in cold ionized media such as interstellar molecular clouds, polar auroras, and in many gases of energy interest often non-thermal plasmas such as the edge plasmas of fusion machines and those of atmospheric re-entry.Sophisticated experiments are being carried out, complemented by theoretical calculations of increasing precision in order to describe the kinetics of these media. Indeed, we are able to overcome barriers and experimental limitations, such as difficult access to excited levels of targets and state-by-state descriptions. Throughout this thesis we have studied the different electron/molecular collision processes, namely : dissociative recombination, elastic, inelastic (or ro-vibrational excitation) and super-elastic (or rovibrationalde- excitation) collisions. At energies above the dissociation threshold of the molecular ion, we studied dissociative excitation. We focused on the molecules ArH+, BeH+, H2+ and HD+. Regarding the cases of ArH+ and BeH+, we worked at high energies, we discretized the vibrational continuum using the grid method and scaling law to produce super-excited dissociative states necessary for our dynamics calculations. Moreover we calculated the cross-sections and rate coefficients of the different collision processes mentioned above using the Multichannel Quantum Defect Theory (MQDT). The rotation is neglected for these two cases. We have devoted part of this thesis to the study of H2+ and HD+ as our participation in the study of the early universe. The particularity of this study is to use the Multichannel Quantum Defect Theory to calculate the cross sections and rate coefficients by taking into account simultaneously the vibration and the rotation