X-UV SPECTROSCOPY OF LOW ENERGY CHARGE EXCHANGE COLLISIONS

Résumé
Dans le domaine de la physique des plasmas chauds, la modélisation de l'équilibre d'ionisation des impuretés suppose la connaissance de la relation entre processus collisionnels et rayonnement. On montre que, considérant le processus d'échange de charge entre ion fortement chargé de faible vitesse et atome, on est en présence d'une source de rayonnement X-UV. Fondamentalement, à des vitesses faibles (v ≤ v_o vitesse atomique unité = 2,2 10⁸ cm/s), la capture d'un électron laisse le projectile dans un état excité. Le niveau quantique n_p le plus probablement peuplé dépend de la charge de l'ion incident et du potentiel d'ionisation de l'atome cible. Le mélange Stark post-collisionnel redistribue les populations de n_p dans les sous-états 1. Ceci est noté lors de l'observation de la cascade radiative. Des exemples montrent que, avec des ions de charge initiale +8, la capture sera dominante dans n = 5 dans des collisions sur H₂ et dans n = 4 dans des collisions sur He. Des spectres obtenus avec différents ions montrent un nombre important de transitions inconnues. Leur identification est facilitée par le fait que le rayonnement provient d'un ion de nature déterminée et d'un seul état de charge. Enfin, quand niveaux d'énergie et longueurs d'onde des transitions ainsi que probabilité de transitions sont connus, on peut reconstruire la dynamique de la collision et finalement obtenir la section efficace totale d'échange de charge.

Abstract
In the field of hot plasmas, it is well known that a knowledge of the relation between collisions and radiation is needed. We show that considering the charge exchange process in which a highly charged, low velocity ion impinges on an atom, we have an X-UV light source allowing new developments. Basically, at velocities less than the atomic unit (v_o = 2.2 10⁸ cm/s), the capture of one electron will leave the projectile ion in an excited state. The most probably populated level n_p is dependant on the projectile initial charge and the target ionization potential. Post collision Stark mixing redistributes among substates in the capture level. This is reflected in the radiative decay which is thus observed. Examples show that for initial charge 8+ ions colliding with Hydrogen capture goes mostly to n = 5 whereas in collisions on Helium capture is mostly on n = 4. Detailled spectrum obtained with different species in the X-UV range reveal an enormous number of unknown lines. Their identification is facilitated by the fact that only one charge state radiates. Finally, when the radiative pattern is analyzed, a reconstruction of the collision dynamics is possible giving the capture cross section.