Irradiation de molécules biologiques (bases de l'ADN et de l'ARN) par impact de protons dans le domaine de vitesse du pic de Bragg (20-150 keV/uma) - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2007

Irradiation of biological molecules (DNA and RNA bases) by proton impact in the velocity range of the Bragg peak (20-150 keV/amu)

Irradiation de molécules biologiques (bases de l'ADN et de l'ARN) par impact de protons dans le domaine de vitesse du pic de Bragg (20-150 keV/uma)

Résumé

The aim of this work was to study the ionization of DNA and RNA base molecules by proton impact at energies between 20 and 150 keV / amu. The experiments developed over the course of this project made it possible not only to study the fragmentation of uracil,
thymine, adenine, and cytosine, but also to measure absolute cross sections for different ionization processes initiated by proton interactions with these important biological molecules.
Firstly, the experimental system enabled the contributions of two key ionization processes to be separated: direct ionization and electron capture. The corresponding mass spectra were measured and analyzed on an event-by-event basis. For uracil, the branching ratios for these two processes were measured as function of the projectile velocity.
Secondly, we have developed a system to measure absolute cross sections for the electron capture process. The production rate of neutral atoms compared to protons was measured for the four biological molecules: uracil, cytosine, thymine, and adenine at different
vaporization temperatures. This production rate varies as a function of the thickness of the target jet traversed by the protons. Accordingly, a deposit experiment was developed in order to characterize the density of molecules in the targeted gas jets. Theoretical and experimental study of the total effusion and density-profile of the gaseous molecular beams enabled us to deduce the thickness of the target jets traversed by the protons. Thus it was possible to determine absolute cross sections for the ionization of each of the four isolated biological molecules by 80 keV protons impact. To our knowledge, this work provides the first experimental absolute cross sections for DNA and RNA base ionization processes initiated by proton impact in the velocity range corresponding to the Bragg peak.
L'étude de l'ionisation de molécules biologiques, bases de l'ADN et de l'ARN, par impact de protons (20-150 keV/uma) a été l'enjeu de ce travail. Les expériences développées ont permis d'étudier la fragmentation de l'uracile, la thymine, l'adénine et la cytosine sous impact de protons, et de développer une méthode de mesure de section efficace absolue des processus d'ionisation mis en jeu au cours de l'interaction proton-molécule cible.
Le dispositif expérimental développé a permis de séparer les contributions des deux processus d'ionisation de la molécule cible : l'ionisation directe et l'ionisation par capture électronique. Les spectres de masse correspondants, analysés événement par événement, ont été mesurés. Pour l'uracile, les rapports de branchement de ces deux processus ont été mesurés en fonction de la vitesse du projectile.
Nous avons développé la mesure de sections efficaces absolues pour le processus de capture électronique. Le taux de production d'atomes neutres par rapport au nombre de protons incidents a été mesuré pour les quatre molécules étudiées : uracile, cytosine, thymine et adénine, et ceci, pour différentes températures d'évaporation. Ce taux varie avec l'épaisseur de cible traversée par le faisceau de protons. Un dispositif de dépôt a été développé pour caractériser la densité moléculaire du jet gazeux des bases étudiées. L'étude théorique et expérimentale du débit total d'effusion et du profil du jet gazeux a permis de déduire l'épaisseur de cible traversée par le faisceau de protons. Ainsi, la section efficace absolue d'ionisation des quatre molécules biologiques isolées sous impact de protons d'énergie de 80 keV/uma a été déterminée.
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Dates et versions

tel-00341551 , version 1 (25-11-2008)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00341551 , version 1

Citer

Jean Tabet. Irradiation de molécules biologiques (bases de l'ADN et de l'ARN) par impact de protons dans le domaine de vitesse du pic de Bragg (20-150 keV/uma). Physique [physics]. Université Claude Bernard - Lyon I, 2007. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00341551⟩
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