L'émission gazeuse des polymères aliphatiques sous irradiation : effet du pouvoir d'arrêt électronique - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2000

L'émission gazeuse des polymères aliphatiques sous irradiation : effet du pouvoir d'arrêt électronique

Résumé

This thesis contributes to a better understanding of the damaging processes, which occur in polymers under swift heavy ion irradiation. The present study is exclusively devoted to the influence of the electronic stopping power, (dE/dx)e, on the molecular emission under irradiation. The irradiated polymers are polyethylene, polypropylene and polybutene. The (dE/dx)e of the projectiles used varies from 3.5´10-3 MeV.mg-1.cm2 (electron) to 39 MeV.mg?1.cm2 (58Ni). We used two different experimental approaches in order to identify the nature of the emitted gases : mass spectrometry and infrared spectroscopy. The first technique is non selective, therefore, we could detect the emission of H2 and heavy molecules ; it also gives information on the diffusion kinetics of the molecules formed. The use of infrared spectroscopy for this kind of analysis is new and the technique was developed at the laboratory. It enables us to identify, without any ambiguity, molecules with up to three carbon atoms. The experimental spectra are analysed by using reference spectra of pure gases, measured in our laboratory. We have quantified precisely each identified gas, and we have followed the evolution of the radiochemical yields with increasing (dE/dx)e. The results, obtained at different (dE/dx)e, inform us on the different mechanisms of gas molecules formation, for example the side group departure and, at high (dE/dx)e, the fragmentation of the main chain which is due to multiple ionisation of the macromolecule.
Cette thèse est un apport à la compréhension des mécanismes d'endommagement des polymères irradiés aux ions lourds. L'étude se consacre ici exclusivement à l'influence du pouvoir d'arrêt électronique, (dE/dx)e, sur l'émission moléculaire induite par l'irradiation. Les polymères étudiés sont principalement le polyéthylène, le polypropylène et le polybutène. Les particules incidentes utilisées vont des électrons, (dE/dx)e"3,5´10-3 MeV.mg-1.cm2, aux ions 58Ni, (dE/dx)e"39 MeV.mg-1.cm2. Deux approches expérimentales différentes ont permis d'identifier la nature des gaz émis : la spectrométrie de masse et la spectroscopie infrarouge. La première technique est couramment employée pour ce genre d'étude ; elle est non sélective et permet donc la détection de H2 et des molécules lourdes. La spectrométrie de masse fournit également des informations quant aux cinétiques de diffusion des molécules produites. L'analyse des gaz émis par spectroscopie infrarouge est une nouvelle méthode développée au laboratoire. A l'aide de cette technique, nous avons identifié sans ambiguïté des molécules ayant jusqu'à trois atomes de carbone. L'analyse des spectres expérimentaux a été réalisée à partir de spectres de référence de gaz purs, réalisés au laboratoire ; nous avons ainsi pu quantifier précisément chaque gaz identifié. Nous avons suivi l'évolution des rendements gazeux avec l'augmentation du (dE/dx)e. A partir de l'ensemble de ces observations, nous avons déterminé, à différents (dE/dx)e, les rôles respectifs des différents mécanismes de formation des molécules gazeuses, comme par exemple le départ du groupe latéral et la fragmentation, à fort (dE/dx)e, de la chaîne principale due à une multi?ionisation de la macromolécule.
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Dates et versions

tel-00003432 , version 1 (29-09-2003)

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  • HAL Id : tel-00003432 , version 1

Citer

Virginie Picq. L'émission gazeuse des polymères aliphatiques sous irradiation : effet du pouvoir d'arrêt électronique. Physique [physics]. Université de Caen, 2000. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00003432⟩
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