Dissociative processes induced by electron impact with biologically relevant molecules

Abstract

The work presented in this thesis is based on the study of electron collisions with molecules of biological interest. The primary focus is to perform electron scattering measurements with a linear transmission beam system that has been improved and tested to obtain accurate results. Along with this experimental system, other electron scattering measurements with different apparatuses are presented. Theoretical values obtained with three different calculation methods are also presented for some of the studied molecules. The scattering targets that have been the subject of this work were benzene, nitrobenzene and pyridine for different impact energy ranges. Note that, the two latter are representative case studies due to their dipole moment. The different experimental systems used in this study are described but, the linear transmission beam system receives particular emphasis, followed by the magnetic confinement electron beam apparatus and the reaction microscope. All the data obtained is then critically analysed and compared with other relevant results and they are finally, compiled to provide a complete reference data set to describe the electron scattering cross sections from the respective molecules, for the corresponding energy ranges. The results are carefully selected to obtain self-consistent electron collisional data bases which are recommended for some of the mentioned molecules in order to be used for modelling purposes. The influence of the dipole moment in the dynamics of electron interaction with molecules is also analysed, in particular for those biologically relevant. A modelling electron transport simulation for the molecule of pyridine in the energy range of 0-100 eV is also presented. Finally, some conclusions and considerations regarding the obtained data and the agreement with other existent data are summarised.

O trabalho apresentado nesta tese baseia-se num estudo de colisões de electrões com moléculas de interesse biológico. O objectivo pincipal é realizar medidas de dispersão de electrões com um sistema linear de transmissão de electrões que foi melhorado e testado de maneira a obter resultados fiáveis. Juntamente com este sistema experimental, outras medidas com diferentes sistemas experimentais e valores calculados são apresentados. Valores teóricos obtidos com três métodos de cálculo diferentes são também apresentados para algumas das moléculas estudadas. As moléculas de estudo focadas neste trabalho foram benzeno, nitrobenzeno e piridina para diferentes intervalos de energia. De notar que as duas últimas representam importantes casos de estudo devido aos seus momentos dipolares. Os diferentes sistemas experimentais usados para este estudo são descritos neste trabalho, mas o sistema linear de transmissão recebe maior ênfase, seguido do sistema de confinamento magnético de electrões e do microscópio de reacção. Todos os dados obtidos são então analisados de uma forma crítica e comparados com outros resultados relevantes, e são compilados de forma a dar uma referência completa capaz de descrever secções eficazes de dispersão de electrões para as respectivas moléculas e para os correspondentes intervalos de energia. Os resultados são cuidadosamente escolhidos para obter conjuntos de dados sobre colisões de electrões que podem ser recomendados para algumas das moléculas mencionadas, e ao mesmo tempo, podem ser também usados em modelos. A verificação da influência do momento dipolar na dinâmica da interacção de electrões com moléculas é também analisada, em particular nas moléculas de interesse biológico. Um modelo simulado de transporte de electrões para a molécula de piridina no intervalo de energia de 0-100 eV é também apresentado. Por fim, são apresentadas algumas conclusões e considerações em relação aos dados obtidos e à concordância com outros dados existentes.