Eur. Phys. J. D 11, 73-77 (2000)
https://doi.org/10.1007/s100530070106

Interaction d'un jet moléculaire avec un gaz tampon : relaxation collisionnelle d'un système à deux niveaux d'énergie

Laboratoire de Spectroscopie Hertzienne et d'Électronique, UFR des Sciences et des Techniques, 16 route de Gray, 25030 Besançon Cedex, France

Reçu : 30 Juin 1999
15 Juillet 2000

Résumé

Nous étudions les transitions induites par collisions lorsqu'un faisceau moléculaire traverse un gaz tampon. Le dispositif expérimental est un spectromètre à jet formaldéhyde H₂CO et nous observons les raies dues aux transitions entre les deux composantes de doublets K. Le gaz tampon est l'ammoniac NH₃. Nous détectons les transitions induites par les collisions en utilisant les effets d'un champ électrostatique E qui rend ces transitions interdites. Pour un doublet K, les molécules sont dans un seul niveau (i) à l'entrée de la chambre de collisions et nous mesurons le rapport des populations n_f/n_i à la sortie, en fonction de la pression P_T du gaz tampon. Nous déduisons la section de collision état par état. Lorsque la pression P_T devient suffisamment grande l'effet n'est plus linéaire, nous l'analysons en prenant en considération plusieurs chocs successifs dans la chambre de collisions. L'expérience fournit un modèle d'étude de relaxation collisionnelle relatif à un système à deux niveaux d'énergie.

Abstract

Using a molecular beam, we study the transitions induced by collisions with molecules of a scattering gas. The experimental method uses a beam apparatus which allows the observation of rotational transitions . The target gas is . The application of a static electric field E considerably modifies the collision induced transition probabilities; the transitions become forbidden when E is intense. An experimental method is deduced to select transitions on a molecular beam. We initially prepare the system to be in the level (i) before entering the scattering chamber. After scattering, the population ratio is measured as a function of the target gas pressure . We determine the state to state cross-section of . When the pressure becomes intense, the effect is non linear. It is shown that this effect results of many collisions. We compare theory with experimental results. This experimental method gives a model for relaxation process studies in two energy level systems.