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Notre dispositif expérimental

1. Schéma de principe de l’expérience de collage :

Le principe de l’expérience est présenté sur la figure ci-dessous. Les agrégats sont produits dans une source à agrégation gazeuse et ionisés par décharge de cathode creuse. Ils sont ensuite thermalisés par collisions avec un gaz neutre dans une enceinte dont on peut contrôler la température entre 25K et 500K. Après une première sélection en masse par temps de vol, l’agrégat de masse choisie doit être très fortement ralenti (l’énergie cinétique doit être de l’ordre
de 1 eV) avant d’interagir avec la vapeur si l’on veut obtenir un collage. En effet, si l’énergie de collision dépasse quelque peu l’énergie de cohésion de l’agrégat, de
l’ordre de l’électron volt, on aboutit au résultat exactement opposé à celui escompté, à savoir la dissociation de l‘agrégat.

Les agrégats sont ensuite focalisés et ralentis à l’aide d’un dispositif original. Grâce à cet élément, nous obtenons donc, avant d’entrer dans la cellule de collage, un agrégat de taille, de température et d’énergie cinétique connus, que l’on peut choisir à volonté. Après traversée de la cellule de collage, dans laquelle nous savons maîtriser la densité de la vapeur atomique, il ne reste plus qu’à caractériser les produits issus du collage. À cet effet est opérée une seconde sélection en masse par temps de vol.


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2. Focalisation en énergie et ralentissement

Après avoir focalisé en énergie les agrégats , nous pouvons aborder leur ralentissement. Celui-ci est réalisé en faisant traverser aux
agrégats une barrière de potentiel.

La partie "ralentisseur" est partiellement visible à gauche sur la photo ci-dessous. Une fois ralentis, lorsque les agrégats atteignent la fin du ralentisseur, la tension de barrière est brutalement ramenée à zéro, dans une zone de potentiel parfaitement homogène.

Vient ensuite une zone de temps de vol libre, parcourue à faible énergie, jusqu’au second Willey-McLaren (WMcLII, à droite sur la photo). Les
agrégats sont réaccélérés vers le réflectron pour une sélection en masse.

Le temps de parcours entre la fin du ralentisseur et le WMcLII
(distance d de la figure) nous donne directement accès à leur vitesse.

Le signal obtenu en faisant varier le temps d’établissement des tensions sur le WMcLII nous permet de déduire la distribution d’énergie cinétique. Les résultats expérimentaux sont présentés sur la figure ci-dessous.
Les aorégetS de taille n=82 sont ici ralentis à une énergie de 12 eV avec une largeur de l’ordre 1 eV !! Pour une illustration animée de la méthode de focalisation en énergie et le ralentissement, cliquer ici.

Sur la photo ci-dessous est visible au milieu la cellule de collage (de sodium ici).

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3. Principe de fonctionnement du frein :

Principe de fonctionnement du frein

Vous pouvez aussi télécharger le film aux formats ci-dessous :

mpeg - 1.8 Mo
mov - 1.3 Mo

4. Simulation de la propagation des agrégats :

Le film ci-dessous est une simulation des trajectoires d’agrégats dans notre dispositif expérimental.

Simulation de la propagation des agrégats
avi - 2.5 Mo