Electron impact ionization cross sections of phosphorus and arsenic molecules

Abstract
This paper reports on measurements of electron impact direct ionization and dissociative ionization total cross sections of arsenic As4 and As2 molecules and phosphorus P4 and P2 molecules. Molecular species are produced by thermal effusion. The various ions resulting from electron impact are analysed by mass spectrometry. The electron energy range is 0-200 eV. For each ionization reaction, the threshold value, the behaviour in the vicinity of the threshold, as well as the main features of the curve are given. At the maximum in the ionization efficiency curve, the values of the direct ionization cross sections for P4, As4, P2 and As2 are respectively 17, 23.4, 7.8 and 11.4 πa20. In the same way, for dissociative ionization towards X+n where X = P and As and n = 1, 2 and 3, these values are in the range 1.4-3.8 πa20 with an accuracy of about 16 % on the values of cross sections and of 0.5 eV on those of the energy. Results are discussed against electron energy and against formation processes.

Résumé
Cet article présente des résultats de mesures des sections efficaces totales d'ionisation et d'ionisation dissociative obtenues par bombardement électronique des molécules d'arsenic As4 et As2 et de phosphore P 4 et P2. Les espèces moléculaires sont obtenues par effusion thermique. Les différents ions résultant du bombardement électronique sont analysés par spectrométrie de masse. Le domaine d'énergie des électrons est : 0-200 eV. Pour chaque réaction d'ionisation, la valeur du seuil, le comportement de la section efficace au voisinage du seuil ainsi que l'allure générale de celle-ci sont présentés. Les valeurs maximales des sections efficaces d'ionisation directe pour P4, As4, P2 et As2 sont respectivement 17, 23,4, 7,8 et 11,4 πa20. De même, les sections efficaces d'ionisation dissociative menant aux ions X+n (avec X = P et As et n = 1, 2 et 3), ont des valeurs maximales comprises entre 1,4 et 3,8 πa20. Les erreurs sont estimées à 16 % sur les valeurs des sections efficaces à leur maximum et à 0,5 eV sur l'énergie. L'ensemble des résultats est discuté en fonction de l'énergie des électrons et des processus de formation.