Spectroscopie de photoélectrons à haute résolution appliquée aux radicaux libres

L'interaction lumière-matière est l'un des processus importants qui régissent l'astrochimie dans l'espace. Le rayonnement VUV provenant d'étoiles chaudes et massives induit principalement des processus de dissociation et de photoionisation. Ce travail se concentre sur la photoionisation VUV des molécules en phase gazeuse qui produit des cations et des électrons. L'étude expérimentale de ce processus, combinée aux calculs, fournit des informations permettant de comprendre les évolutions chimiques ainsi que les conditions physiques des différentes régions de l'espace et contribue ainsi aux modèles astrochimiques. L'objectif de cette thèse est d'étudier le processus de photoionisation VUV des radicaux afin d'obtenir des informations sur les radicaux neutres et leurs cations. Ce travail utilise la source laser VUV à haute résolution de l'installation VULCAIM à l'ISMO pour effectuer des spectroscopies de photoélectrons à haute résolution et évaluer les énergies d'ionisation précises et les structures moléculaires rovibroniques. Simultanément, des études photoélectroniques ont également été réalisées à l'aide de la ligne de lumière DESIRS du rayonnement synchrotron SOLEIL. Cette approche complémentaire apporte des informations importantes sur les structures vibroniques de différentes molécules, offrant des orientations pour de futures études résolues rotationnellement. Dans cette optique, une première étape de mon travail a consisté à améliorer le système laser VUV dans l'installation VULCAIM en incluant une ligne VUV à moyenne résolution spectrale grâce à l'utilisation d'un laser OPO. Ce nouveau mode de fonctionnement permet d'effectuer des mesures sur une large gamme avec une résolution spectrale d'environ 3 cm⁻¹ pour étudier les transitions vibroniques. Une deuxième étape de ce travail instrumental a été le couplage de VULCAIM avec deux sources de radicaux libres compatibles avec la spectroscopie de photoélectrons. Au cours de mon doctorat, outre la source de pyrolyse existante, la source de décharge électrique a été développée avec succès et utilisée pour étudier les radicaux CH₃ et SiH. Cette nouvelle source nous offre une approche pour produire des radicaux plus froids. Avec la nouvelle configuration de VULCAIM, la spectroscopie PFI-ZEKE des radicaux CH₃, C₆H₅CH₂ et SiH a été réalisée avec succès. Les valeurs d'énergie d'ionisation ainsi que les structures rovibroniques ont été déterminées. Le spectre de CH₃ a confirmé la détection de CH₃⁺ dans l'espace ; C₆H₅CH₂ a été le premier "gros" radical étudié à l'aide de l'installation VULCAIM, et le spectre PFI-ZEKE de SiH a permis d'obtenir des données rovibroniques. Grâce à l'installation SAPHIRS du synchrotron SOLEIL, plusieurs radicaux contenant du silicium ont été étudiés. Les spectres TPES/SPES de SiS, SiF, SiN et SiNH/HSiN ont été enregistrés, fournissant ainsi l'énergie d'ionisation et les constantes spectroscopiques de divers états vibroniques. Au-delà d'un support à l'observation astronomique, ces données serviront également de base à de futures études à haute résolution en laboratoire.