Dissertations / Theses on the topic 'Spectroscopie laser infrarouge'
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1
Weidmann, Damien. "Radiométrie hétérodyne infrarouge par diode laser accordable." Reims, 2002. http://www.theses.fr/2002REIMS005.
Full textAbstract:
Ce travail présente l'étude, la réalisation complète et la caractérisation d'un radiomètre hétérodyne infrarouge. Un tel radiomètre allie sensibilité et sélectivité spectrale. Ce dernier, pour être accordable continûment en fréquence, utilise comme oscillateur local des diodes lasers à hétérostructure de sels de plomb. Un tel système s'applique notamment à la télédétection passive de signatures moléculaires ; ici il s'agit de démontrer l'efficacité de l'instrument à détecter des espèces moléculaires provenant d'une réaction de combustion. Les lasers à semi-conducteurs bipolaires émettant dans le moyen infrarouge restent très éloignés du laser idéal. Pour cette raison, nous avons abordé l'ensemble des propriétés de ce type de laser, celles ci gouvernant principalement les performances de l'instrument. Nous avons insisté sur les mécanismes physiques d'accord continu en fréquence, puisque ceux ci sont l'avantage inégalable que procure une diode laser. L'instrument a été validé sur une source de combustion que nous avons conçue. Il a permis l'enregistrement de spectres d'émission de molécules présentes dans une chambre de combustion méthane/air, à savoir la vapeur d'eau et le dioxyde de soufre, polluant de combustion notoire. Ces mesures montrent qu'en dépit de l'utilisation d'un oscillateur local imparfait car peu puissant, un radiomètre hétérodyne accordable est un outil puissant pour les diagnostics de combustion, notamment pour la détection à longue portée de combustions polluantes. L'intérêt de ce type d'instrument est relancé par l'avènement de nouvelles sources laser infrarouges accordables émettant dans le moyen infrarouge telles que les lasers à cascade quantique.
2
Petitprez, Denis. "Spectroscopie infrarouge par laser à diode d'espèces réactives d'intérêt astrophysique." Lille 1, 1991. http://www.theses.fr/1991LIL10083.
Full textAbstract:
Le spectromètre présente dans ce travail est bien adapté à l'étude des espèces instables grâce aux nombreux atouts des diodes lasers en spectroscopie infrarouge : haute résolution, accordabilité en fréquence sur une importante gamme spectrale bonne sensibilité. La mise au point d'un système automatique d'acquisition et de traitement des données a permis d'obtenir un gain d'environ un ordre de grandeur dans la précision des mesures de fréquence. La détection et l'analyse de plusieurs bandes de rotation-vibration des hydrures métalliques cah et cad a permis de déterminer un jeu de paramètres moléculaires indépendants de l'espèce isotopique considérée. À partir des données issues du spectre infrarouge de ces molécules, une prédiction de leur spectre de rotation pure a été effectuée afin de faciliter la détection de ces molécules dans le milieu interstellaire ou circumstellaire par radioastronomie. Un certain nombre de transitions entre états de Rydberg de magnésium neutre ont également été observées entre 740 et 1126 cm1. La fréquence de ces raies d'absorption a été mesurée avec une précision généralement meilleure que 0. 001 cm1 permettant de confirmer l'identification de certaines raies solaires observées dans cette gamme spectrale. Par ailleurs la structure fine des niveaux 6f et 7f a été mise en évidence pour la première fois
3
Macaleese, Luke. "Spectroscopie Infrarouge d'Intermédiaires Réactionnels Organométalliques." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00180742.
Full textAbstract:
Cette thèse propose une nouvelle méthode pour caractériser la structure d'intermédiaires réactionnels organométalliques et, en général, d'ions moléculaires en phase gazeuse. Les techniques modernes d'ionisation en spectrométrie de masse permettent le transfert des espèces chimiques de la solution vers la phase gazeuse, et une technique spectroscopique émergente dite IRMPD (InfraRed Multiple Photon Dissociation) est utilisée pour caractériser leur structure.Nous avons développé cette technique avec deux spectromètres de masse (un piège ICR et un piège quadripolaire de Paul) couplés au laser à électrons libres d'Orsay. Cette source infrarouge a l'intensité requise pour induire l'absorption résonante de multiples photons, et son accordabilité dans l'infrarouge (700-2200cm-1) a été exploitée pour caractériser une grande variété d'ions sélectionnés en masse, en particulier des systèmes organométalliques.
Une partie de cette thèse a été dédiée à la mise au point des deux montages expérimentaux, ainsi qu'à la modélisation des spectres IRMPD. Nous montrons que ceux-ci sont très semblables aux spectres infrarouges d'absorption calculés à l'aide de la fonctionnelle de la densité B3LYP. Nous montrons que l'IRMPD permet de caractériser le spin du métal et le mode de coordination d'un ligand polydentate dans des espèces organométalliques réactives très difficiles à caractériser en phase condensée.
La réaction d'allylation des amines par un alcool allylique, catalysée par un complexe du palladium, a été étudiée. Plusieurs cycles catalytiques sont proposés, et le spectre IRMPD des intermédiaires réactionnels observés permet, en caractérisant leur structure, de valider un cycle catalytique.
4
Moumdji, Souad. "Lasers à cristaux photoniques pour la spectroscopie infrarouge." Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01068165.
Full textAbstract:
Le contrôle des rejets dans l'atmosphère est une préoccupation importante de nos sociétés. Ce travail de thèse s'inscrit dans ce cadre en proposant l'étude et la réalisation de composants lasers compatibles avec des systèmes de détection de gaz polluants. La spectroscopie d'absorption par diodes laser accordables est une méthode de détection de gaz, très sensible et sélective. Elle nécessite des diodes laser fonctionnant en régime continu, à température ambiante avec une émission monofréquence et une large accordabilité. Pour répondre à ces exigences, nous proposons une géométrie originale où deux cavités laser sont couplées par un miroir à cristal photonique (CP). Le domaine du moyen infrarouge (2 à 5 µm), où de nombreuses espèces gazeuses présentent de fortes raies d'absorption, est particulièrement intéressant pour ces applications. Pour atteindre cette gamme, la famille des matériaux à base d'antimoniures est la mieux adaptée car elle permet l'obtention de composants émettant au-delà de 2 µm. Deux géométries ont été étudiées, l'une avec les CPs placés de part et d'autre du ridge, l'autre avec les CPs le traversant. Les modélisations ont montré que le second design était le plus efficace. Un enjeu majeur de cette thèse a été le développement d'un procédé technologique complet qui fait appel à des étapes de photolithographie associées à des étapes d'insolation électronique pour la définition des CPs et l'ouverture de l'isolant. Il a nécessité la mise au point de la gravure profonde des CPs. Les caractérisations des structures ont montré un fonctionnement en continu, à température ambiante. Une émission monofréquence a été obtenue. Des mesures d'absorption de méthane et de monoxyde de carbone ont validé la faisabilité de l'utilisation de ces structures dans un système de détection de gaz.
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El, Romh Jamila. "Spectroscopie laser des isotopologues de la molécule d’ammoniac dans le proche infrarouge." Thesis, Lille 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LIL10128/document.
Full textAbstract:
La molécule d'ammoniac est une des molécules les plus présentes dans les environnements astrophysiques en particulier dans l'atmosphère des planètes solaires comme Jupiter et Saturne où la mesure du rapport isotopique 14N/15N est une donnée importante. Les informations disponibles pour l'isotopologue 14NH3 dans la gamme 6300-7000 cm-1 [Sung et al JQSRT, vol. 113, 1066 2012] ont été incluses dans la base de données HITRAN 2012. Pour l'isotopologue 15NH3, Lees et al [JMS, 251, 241–251, 2008] ont identifié un certain nombre de transitions (états vibrationnels ν1+ν3, ν1+2ν4 et ν3+2ν4). Lins et al [App.Phy. B,102,293–301, 2011] ont cherché des transitions susceptibles de convenir à la mesure du rapport isotopique.Dans notre travail, nous avons étendu la connaissance de la spectroscopie dans la gamme 6367-6578 cm-1, à l'aide d'un système diode laser à cavité étendue et de mesures à quatre températures (150 K, 180 K, 220 K et 296 K). Les spectres ont été calibrés et chaque transition ajustée sur un profil de Voigt. L'évolution du spectre en fonction de la température a permis de déterminer l'énergie de l'état initial de chaque transition. Un traitement spécifique considérant le rapport d'intensité de paires de transitions a permis de s'affranchir de la mesure précise de la pression. Une liste des transitions (2206) a été construite pour 14NH3 comportant la position, la force de raie et l'énergie de l'état initial en étendant les précédents travaux (1661 transitions). Pour l'isotopologue 15NH3, une liste position, force de raie à T= 296 K a été proposée pour la première fois dans la gamme 6367-6578 cm-1 où elle porte le nombre de transitions mesurées de 240 à 2604 transitionsThe ammonia molecule is one of the most abundant species in the atmosphere of solar planets and isotopic ratio 14N/15N is an important parameter to measure. Spectroscopy of ammonia was recently updated for 14NH3 by Sung et al [JQSRT, vol. 113, 11,1066 2012] in the range 6300-7000 cm−1 and included in HITRAN 2012 database.For the 15NH3 isotopologue, Lees et al [JMS, 251, no. 1-2, 241–251, 2008] assigned some transitions belonging to ν1 + ν3, ν1 + 2ν4 et ν3 + 2ν4 in the range 6412 to 6819 cm−1.Furthermore few line positions and strengths of transitions have been measured by Linsand al [App.Phy. B,102, 293–301, 2011.] with the goal of isotopic ratio measurement. In our work the spectroscopy of 14NH3 and 15NH3 have been extended with the help of an External Cavity Diode Tunable Laser spectrometer (ECDTLS) in the range 6369 to 6578 cm−1 and recordings at four temperatures (150K, 180K, 220K,296K).The spectra has been calibrated and each transition fitted to Voigt profile. Lines positions and strengths have been measured. The intensity ratio temperature dependence have been used to derive the energy of lower state for each transition. A specific treatment has been developed considering pairs of transitions intensities removing pressure dependence.For 14NH3 a transition list has been proposed including line position, strength and lower stateenergy. Compared with Sung et al 's work, the knowledge is increased by one third. For 15NH3 compared to the Lees et al 's work (240 lines), a line list including position and strength for 2604 transitions at room temperature has been proposed for the first time
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Grouiez, Bruno Parvitte Bertrand Zéninari Virginie. "Applications des lasers à cascade quantique pulsés à l'étude de l'atmosphère." Reims : S.C.D. de l'Université, 2008. http://scdurca.univ-reims.fr/exl-doc/GED00000980.pdf.
Full text
7
Gillet, Jean-Christophe. "Spectroscopie laser infrarouge : application aux structures de biomolécules sélectionnées en sepctrométrie de masse." Paris 13, 2008. http://www.theses.fr/2008PA132019.
Full textAbstract:
Nous présentons dans ce mémoire l'étude de systèmes biomoléculaires réalisée en phase gazeuse à l'aide du couplage de la spectroscopie infrarouge et de la spectrométrie de masse. Dans la première partie, nous décrivons une expérience de jets supersoniques croisés de petits complexes de molécules polaires neutres et d'atomes de Rydberg excités par laser, conduisant à la formation d'anions dipolaires. Nous croisons les complexes neutres avec un laser OPO construit au laboratoire et détectons la dissociation des anions dipolaires qui en résulte. Ceci nous permet d'obtenir des spectre IR bien résolus directement comparables à des calculs ab initio. Dans une seconde partie, nous effectuons la spectroscopie IR d'ions obtenu par élèctronébulisation (ESI) et sélectionnés en masse dans un piège quadrupolaire. L'approche utilisée est la dissociation multiphotonique infrarouge (IRMPD) effectuée à l'aide du rayonnement du laser à électron libre CLIO. Les systèmes que nous avons étudié sont, d'une part des séquences de télomères qui se trouvent à l'extrémité des chromosomes et, d'autre part, de petits peptides ainsi que le peptide B-amyloïde 1-28 impliqué dans la maladie d'Alzheimer. Cette expériences est conduite avec une moindre résolution que la première mais sur des systèmes à la température à laquelle ont lieu les processus biologiques. L'interprétation est alors conduite avec l'aide de calculs des structures au niveau DFT et de dynamique moléculaire quantique. Dans une troisième partie consacrée à l'amélioration de l'interprétation des spectres infrarouge, nous avons établi des facteurs d'échelle locaux transférables à toutes les molécules biologiques neutres en DFT pour les fonctionnelles B3LYP et B3PW91This manuscript presents a study of gas phase biomolecular systems obtained through the coupling of infrared spectroscopy and mass spectrometry. In the first part, we investigate cold neutral polar molecular systems using a technique that combines dipole-bound anion formation by Rydberg electron transfer and infrared spectroscopy, using a technique that combines dipole-bound anion formation by Rydberg electron transfer and infrared spectroscopy, using a home-made OPO laser. We obtain well-resolved IR spectra directly comparable to ab initio calculations. In a second part, we consider infrared spectroscopy of ions produced by electroscopy of ions produced by electrospray (ESI) and mass-selected in a quadrupole trap. We use infrared multiphoton dissociation (IRMPD) induced by the radiation issued from the free electron laseer CLIO. The studied systems are sequences of telomeres present at ends of chromosomes, small peptides as well as the 1-28 bêta-amyloid peptide involved in Alzheimer's disease. This experiment has less resolution than the first one but the experiments are conducted at the biologically-relevant temperature. The interpretation is then conducted with the help of structure calculations at the DFT level of theory and through quantum molecular dynamics. In the third part, we have established transferable local scaling factors provided for harmonic calculations at the DFT B3LYP and DFT B3PW91 levels in order to improve interpretation of infrared spectra
8
Jacquet, Patrick. "Interférométrie avec des lasers femtosecondes infrarouges." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00598680.
Full textAbstract:
En plus de 40 ans d'existence, la spectroscopie de Fourier, basée sur l'interféromètre de Michelson,a permis des progrès considérables dans notre connaissance de la structure des atomes et des molécules s'imposant peu à peu comme un outil de base pour le diagnostic optique. Aujourd'hui, dépasser ses performances en terme de limite de résolution, rapidité, sensibilité et exactitude permettrait de répondre à de nouveaux enjeux. Cette thèse porte sur le développement expérimental de la spectroscopie de Fourier par peignes de fréquences femtosecondes. Deux peignes de fréquences, lasers composés de centaines de milliers de raies fines dont la position est parfaitement contrôlée, sondent l'échantillon et la transformation de Fourier de leurs interférences temporelles fournit le spectre. Trois dispositifs basés sur des lasers femtosecondes à fibres dopées (à 1 μm et 1.5 μm) ou à solides (à 2.4 μm) illustrent les performances de la méthode. Par comparaison à la spectroscopie de Fourier traditionnelle, les temps de mesure ont été réduits de la seconde à la microseconde, pour des spectres de molécules en phase gazeuse couvrant une centaine de nanomètres à des limites de résolution du GHz. La sensibilité atteint celle des spectromètres par laser accordable les plus performants grâce à des méthodes de détection différentielle ou d'utilisation de cavités multipassages ou résonnantes. Augmenter le temps de mesure et résoudre les raies individuelles du peigne permet une spectroscopie de précision à large bande spectrale, car la fréquence absolue de chaque raie de peigne peut être connue avec l'exactitude d'une horloge atomique.
9
BELAIDI, HAKIMA. "Spectroscopie laser infrarouge dans un systeme a trois niveaux dans l'iode, pompe optiquement par laser, et d'interet metrologique." Paris, CNAM, 1995. http://www.theses.fr/1995CNAM0224.
Full textAbstract:
A ce jour, il existe tres peu de references de frequences dans le domaine infrarouge (ir). Nous avons mis en uvre des experiences de spectroscopie a trois niveaux a haute resolution dans l'iode moleculaire, afin d'etudier les transitions du type b-x faisant intervenir des niveaux vibrationnels eleves dans l'etat fondamental x. Ces niveaux ne sont pas peuples a l'equilibre thermique a temperature ambiante, donc non accessibles par la technique d'absorption saturee. Les raies d'emission laser correspondant a ces transitions permettraient d'etendre vers le proche ir la gamme des references secondaires de frequence optique
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Flaud, Pierre-Marie. "Développement et caractérisation d'un spectromètre laser infrarouge par différence de fréquences : application à la spectroscopie infrarouge à très haute résolution." Paris 11, 2005. http://www.theses.fr/2005PA112285.
Full textAbstract:
Les méthodes de détection et de caractérisation d'espèces moléculaires d'intérêt atmosphérique dans l'infrarouge se tournent de plus en plus vers l'utilisation de sources laser, monomodes, cw et accordables, complétant des outils tels que les spectromètres à transformée de Fourier (résolution spectrale limitée, source d'erreurs pour la détermination de paramètres moléculaires). Le spectromètre laser infrarouge à différence de fréquence que nous avons développé fonctionne au moyen de deux sources lasers solide (un Nd :YAG, 800 mW à 1064 nm, et une diode-laser à cavité externe, 10-50 mW à 805-885 nm) opérant dans l'infrarouge proche, focalisées au sein d'un cristal non-linéaire de LiNbO3 (PPLN). Il en résulte l'émission d'un faisceau laser à la fréquence égale à la différence des fréquences des faisceaux incidents. Celui-ci possède une largeur spectrale de 3×10-5 cm-1, est accordable de 1800 à 3100 cm-1 sur de petits intervalles spectraux de 0. 5 à 1. 0 cm-1 avec une puissance de quelques 0. 1 microW et un rapport signal/bruit allant jusqu'à quelques milliers, permettant d'enregistrer rapidement (dans une minute environ) les profils et intensités de raies d'absorption avec grande précision. De plus, cet instrument est très compact (0. 7×0. 7 m2). Nous présentons l'instrument et sa caractérisation avec des raies de N2O, la détermination des intensités absolues de NO2 dans l'infrarouge (par intercalibration avec l'UV-visible) montrant des différences systématiques de 5 % par rapport à la base de données HITRAN 2004, ainsi que la première observation d'interférences collisionnelles dans la structure hyperfine de HI (un effet prédit il y a plus de 20 ans)For laboratory studies and field measurements of atmospheric molecules, single-mode tuneable lasers are more and more used, in order to complete other instruments such as Fourier-transform spectrometers because of their limitations (in particular spectral resolution and signal-to-noise ratio that have an important impact on the accurate determination of molecular line parameters). We report here the development and characterization of a compact tuneable continuous-wave infrared laser, based on difference-frequency generation (DFG) using quasi phase-matching in periodically poled LiNbO3 (PPLN). Several 0. 1 microW of infrared radiation (tuneable in the 1800 à 3100 cm-1 range) are obtained using a diode-pumped Nd:YAG laser (output power about 800 mW at 1064 nm, linewidth 1 kHz) together with a tuneable external-cavity diode laser (output power about 10-50 mW in the 805-885 nm region, linewidth 1 MHz). Using this infrared DFG laser for absorption experiments of gas-phase molecules, both very high resolution (1 MHz) and a high signal-to-noise ratio (up to several 1000) can be achieved in measurement time of only a few minutes, as demonstrated using absorption spectra of N2O in different wavelength regions. Using this laser we have determined absolute intensities of infrared lines of NO2 (using a UV-visible set-up to measure the NO2 amounts) observing a systematic difference of about 5 % with respect to the HITRAN 2004 database. We have used the same laser for the first observation of collisional line-mixing between nuclear hyperfine components of HI lines (a phenomenon predicted over 20 years ago)
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Garnache, Arnaud. "Etude et réalisation de nouveaux types de lasers proche infrarouge pour la spectroscopie d'absorption intracavité laser : dynamique des lasers fortement multimodes." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1999. http://www.theses.fr/1999GRE10256.
Full textAbstract:
Des nouveaux lasers large bande tout solide emettant dans le proche-ir fonctionnant en continu et a temperature ambiante ont ete developpes. Apres une etude fine des cavites lasers et de la dynamique spectro-temporelle, ces systemes ont ete utilises en spectroscopie d'absorption a haute sensibilite et resolution par intracavite laser. Les performances limites ont ete etudiees experimentalement, theoriquement et a l'aide de simulations numeriques. Un systeme laser prometteur base sur l'utilisation de structure a semiconducteur a multipuits quantiques du type vcsel a cavite externe, pompe par diode, a ete developpe. La conception de la structure, novatrice, a ete etudiee et optimisee. Une limite de detection inferieure a 10 1 0/cm a ete atteinte avec une accordabilite intrinseque de 75-nm vers 1-m. Une structure a distribution inhomogene de puits a permis d'elargir la courbe de gain. La dynamique a ete etudiee sur une plage temporelle allant de la microseconde a la seconde. En continu le laser operait monofrequence. Ce systeme, de classe-a, presente des caracteristiques ideales. Il est adequate pour la spectroscopie intracavite laser, la detection de trace de gaz et la realisation de sources lasers compactes de puissance, monofrequence ou a pulses ultra-courts. Un systeme laser large bande a base de nd:verre pompe par diode a ete developpe. Une limite de detection de 5. 10 1 1/cm a ete atteinte avec un spectre large bande grace a l'inhomogeneite spectrale du gain. Les systemes a base de verre dope de terres rares sont adequates pour la spectroscopie intracavite laser (iclas) et la detection de trace de gaz. La dynamique au demarrage des lasers multimodes inhomogene a ete etudiee. Un laser fortement inhomogene de classe-b est inadequate pour l'iclas, du fait de fortes oscillations de relaxations temporelles et spectrales. Malgre un demarrage fortement non-lineaire, la dynamique observee est deterministe, reguliere, non-chaotique. Un laser de classe-a fortement inhomogene semble adequate, ne presentant pas de relaxations d'oscillations. Les modeles classiques utilises pour etudier la dynamique des lasers ont montre un parfait accord avec l'experience. Des annexes presentes les methodes utilisees pour les simulations, les details de calculs de differents parametres et les programmes utilises.
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Maisons, Grégory. "Réalisation de source lasers monomodes innovantes émettant dans le moyen infrarouge : application à la spectroscopie." Phd thesis, Grenoble, 2010. http://www.theses.fr/2010GRENY058.
Full textAbstract:
Le point central des travaux exposés dans cette thèse est l'étude des réseaux métalliques de surface appliqué au cas des lasers à cascade quantique (LCQ) émettant dans le moyen infrarouge. Nous avons compris les phénomènes physiques mis en jeu dans ce type de structure au moyen de modèles simples qui ont été des outils puissants d'aide à la conception des composants. Les résultats sont confirmés par les études numériques utilisant le formalisme, plus complexe, des matrices S. L'étude de ces réseaux a abouti à plusieurs réalisations : (i) L'élaboration de sources monomodes avec un contrôle précis des longueurs d'onde. L'originalité de ces dispositifs réside dans l'interaction, accompagnée de faibles pertes, du champ électromagnétique avec le métal, ce qui a rendu possible la réalisation de LCQs à contre réaction répartie (DFB) fonctionnant en régime continu, à température ambiante. (ii) Le développement de nouveaux dispositifs, de faible divergence, basés sur une combinaison des réseaux métalliques du premier et second ordre. (iii) La démonstration du fort potentiel d'un LCQ couplé optiquement avec une cavité de haute finesse (OF-CEAS : Optical-Feedback Cavity-Enhanced Absorption Spectroscopy) pour la spectroscopie moléculaire de haute sensibilité. Tous ces développements ont démontré le degré de maturité des réseaux métalliques de surface, bien adaptés aux lasers à cascade quantique pour leur utilisation dans des systèmes de spectroscopieThis thesis work is focused on the top metal grating applied to the Quantum Cascade Lasers operating in the mid-infrared range of the electromagnetic spectrum. Physic phenomena involved in such structure have been understood thank to simple models which have been powerful tools to design devices. Results are confirmed by numerical studies based on the more complex S-matrix formalism. This study leads to several realizations: (i) The processing of single-mode sources with a precise control of the wavelength. The originality of these devices comes from the low loss interaction of the electromagnetic field with the metal. This configuration enables the processing of room temperature continuous wave distributed feedback (DFB) QCLs. (ii) The development of low divergence new devices, based on the combining of a first-order and a second order grating. (iii) The demonstration of the capability of a QCL optically coupled to a high finesse cavity (OF-CEAS : Optical-Feedback Cavity-Enhanced Absorption Spectroscopy) for the high sensitive molecular spectroscopy. All these developments have demonstrated the high maturity level of the top metallic grating, well adapted to the quantum cascade laser for their integration in spectroscopic systems
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Ibrahim, Nofal. "Spectroscopie infrarouge à haute résolution par lasers accordables : applications à l'étude de composés d'intérêt atmosphérique." Paris 11, 2006. http://www.theses.fr/2006PA112259.
Full textAbstract:
La spectroscopie infrarouge à haute résolution est un outil très puissant pour mesurer les concentrations d’un grand nombre de gaz traces atmosphériques et pour caractériser les propriétés physico-chimiques de ces espèces. L’utilisation de lasers accordables permet de balayer de petits intervalles spectraux avec une très haute résolution spectrale et un rapport signal/bruit très élevé. Ainsi, la détermination expérimentale des paramètres de raies par spectroscopie laser complète les informations obtenues par la spectroscopie à transformée de Fourier. Nous avons travaillé dans cette thèse sur la conception et la réalisation de plusieurs spectromètres basés sur des diodes-laser accordables et les applications de ces instruments pour la spectroscopie quantitative d’espèces d’intérêt atmosphérique. Nous avons réalisé quatre études différentes : Une étude pour mesurer les paramètres spectroscopiques (intensités, coefficients d’élargissement) de H2O dans l’infrarouge proche (au voisinage de 820 nm) en utilisant une diode laser à cavité externe (ECDL) et la technique de spectroscopie directe. Une étude d’intercomparaison des coefficients d’absorption de l’ozone entre deux régions spectrales : l’ultraviolet (270-290 nm) et l’infrarouge moyen (à 10 micron). Étude des paramètres spectroscopiques (positions, intensités, et coefficients d’élargissement) et limite de détection de NH3 simultanément par deux techniques différentes (spectroscopie d’absorption directe et spectroscopie photoacoustique) au voisinage de 1550 nm. La première mesure des coefficients d’élargissement par l’air de HO2 par la technique CRDS au voisinage de 1550 nmHigh resolution infrared laser spectroscopy is a powerful technique for measuring a wide variety of atmospheric trace gases and for characterizing and quantifying of their physico-chemical properties. The use of tunable lasers provides the opportunity to scan over small spectral intervals with a very high spectral resolution and very high signal to noise ratio. The experimental determination of spectroscopic parameters using laser spectroscopy completes other techniques like Fourier transform spectroscopy. This work describes the development of three diode-laser spectrometers and the use of another two laser spectrometers tunable in the near- and mid-infrared regions for the measurement of atmospheric species. We have carried out four different studies: Measurements of H2O lines strengths, self- and air-broadenings coefficients in the 820 nm spectral region using an external cavity diode laser (ECDL) and a long-path absorption cell. Intercomparaison of the ozone absorption coefficients in the mid-infrared (10 micron) and ultraviolet (270-290 nm) spectral regions. Study of direct absorption and photoacoustic spectroscopy of NH3 in the 1550 nm region. The first measurement of the air-broadening coefficients of the HO2 radical using CRDS in the region around 1550 nm
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Poisson, Antonin. "Spectroscopie adaptative à deux peignes de fréquences." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00852102.
Full textAbstract:
La spectroscopie par transformation de Fourier par peignes de fréquences femtosecondes tire parti d'un interféromètre sans partie mobile. Il mesure les interférences entre deux peignes de fréquences, sources lasers à large bande spectrale constituée de raies fines et équidistantes. Il améliore significativement le temps de mesure et la limite de résolution spectrale des spectromètres de Fourier. Néanmoins, les conditions sur la stabilité à court terme des peignes ne peuvent pas être remplies par les techniques d'asservissement classique. Jusqu'à présent, aucun spectre de qualité n'a pu être mesuré avec un très faible temps d'acquisition. Cette thèse présente le développement d'une méthode de correction en temps réel capable de compenser les fluctuations résiduelles des peignes et de restituer des spectres sans artefacts. La méthode, analogique, ne nécessite aucun asservissement ou traitement informatique a posteriori. Ses performances sont démontrées dans le proche infrarouge (1,5 µm) et le visible (520 nm), à l'aide d'oscillateurs femtosecondes fibrés. Des spectres moléculaires couvrant 12 THz sont mesurés en 500 µs à limite de résolution Doppler. Ils sont en excellent accord avec les données de la littérature. Pour la première fois, le plein potentiel de la spectroscopie de Fourier par peignes de fréquences est démontré. Le domaine de l'infrarouge moyen est la région de prédilection de la spectroscopie moléculaire car la plupart des molécules y présentent des absorptions fortes et caractéristiques. Étendre la spectroscopie par peignes de fréquences à cette région est donc l'objectif suivant à atteindre. Dans cette optique, un peigne émettant autour de 3 µm est caractérisé. Il est basé sur la conversion non-linéaire par différence de fréquences d'un oscillateur à erbium élargi spectralement par une fibre fortement non-linéaire.
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Jahjah, Mohammad. "Mise au point d'un système innovant de spectroscopie d'absorption multigaz par diodes lasers accordables dans le moyen infrarouge." Thesis, Montpellier 2, 2011. http://www.theses.fr/2011MON20158/document.
Full textAbstract:
La mesure des polluants fait l'objet depuis la fin du XXème siècle d'une attention toute particulière pour la préservation de la planète. Les espèces gazeuses, plus précisément le méthane, présent dans le MIR, possède des forces de raies très intenses, ce qui rend la technique plus sensible. La technique de détection de gaz utilisée durant ma thèse est choisie après une large comparaison entre différentes techniques appartenant à la SDLA. Cette technique est la technique QEPAS. Elle a montré depuis son invention en 2002, une grande sensibilité et sélectivité dans le domaine d'analyse de gaz. La source de lumière utilisée dans la QEPAS est une diode laser accordable (laser à SC), ce qui permet de rendre la technique plus sélective, en variant sa longueur d'onde d'émission en fonction du courant injecté et/ou température de régulation, pour se localiser sur une raie souhaitée à détecter. Le détecteur de la QEPAS est le diapason à quartz (QTF). Ce dernier est très sensible à la force minime appliquée par l'onde acoustique, ce qui rend la technique très sensible aux faibles concentrations. Plusieurs étapes de caractérisations sont exigées pour déterminer les caractéristiques de la diode laser et du QTF. Après le choix de la diode laser et du QTF, idéaux pour la spectroscopie, on passe à l'évaluation de la technique QEPAS dans le domaine d'analyse de gaz. Les limites de détection du méthane obtenues avec la technique QEPAS sont 0.8 ppmv et 400 ppbv à 2.3 µm avec un laser à Fabry-Pérot et un laser à cristaux photoniques, respectivement, et 100 ppbv à 3.3 µm avec un laser DFB.Ce travail a permis d'obtenir une technique performante (sensible, sélective, pas cher…), dans le domaine d'analyse de gazThe measurement of the pollutants is the subject since the late twentieth century especially in attention to protecting the planet. The gaseous species, specifically methane, present in the MIR, has strengths rays very intense, making the technique more sensitive.The detection technique of gas used during my PhD was chosen after an extensive comparison of different techniques belonging to the SDLA. This technique is the QEPAS technique. It has shown since its invention in 2002, a high sensitivity and selectivity in gas analysis. The light source used in the QEPAS is a tunable diode laser (Laser SC), thus making the technique more selectively, by varying the wavelength of emission as a function of injected current and / or control temperature to be located on a line desired to detect. The detector is QEPAS of quartz tuning fork (QTF). The latter is very sensitive to small force applied by the acoustic wave, which makes the technique very sensitive to low concentrations. Several steps are required characterization to determine the characteristics of the laser diode and the QTF. After choosing the laser diode and the QTF, ideal for spectroscopy, we pass to the evaluation of the technique QEPAS in gas analysis. The detection limits of methane obtained with the technique are QEPAS 0.8 ppmv and 400 ppbv to 2.3 microns with a Fabry-Perot laser and a photonic crystal laser, respectively, and 100 ppbv to 3.3 microns with a DFB laser.This work has provided a powerful technique (sensitive, selective, cheap ...) in gas analysis
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Dobroc, Alexandre. "Etude et réalisation de dispositifs optiques à large couverture spectrale pour la détection multi-gaz à distance." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2013. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00959752.
Full textAbstract:
Les travaux de thèse présentés dans ce manuscrit ont pour objectifs l'étude et la mise en oeuvre de nouvelles techniques actives de spectroscopie d'absorption infrarouge pour la détection multi-gaz à distance. Pour cette application, nous avons étudié le potentiel de deux sources laser innovantes : un Oscillateur Paramétrique Optique Doublement Résonnant (DROPO), émettant un rayonnement monochromatique accordable entre 3,3µm et 3,7µm et un laser fibré Supercontinuum, émettant un spectre continu s'étendant de 1µm jusquau-delà de 3,8µm. Après avoir modélisé les signaux ainsi que le bruit, nous avons calculé les performances théoriques d'estimation de concentration à l'aide des Bornes de Cramer-Rao (BCR). Puis, nous avons développé des estimateurs de concentrations multi-gaz adaptés aux caractéristiques des signaux DROPO et Supercontinuum. Ces estimateurs ont été appliqués à des signaux expérimentaux dans le but de valider le calcul des prévisions de performances. Dans le cas de la spectroscopie par DROPO, des mesures simultanées des concentrations en vapeur d'eau et en méthane, intégrées sur un trajet de 30m dans l'atmosphère ont été réalisées (après diffusion sur une cible non coopérative). Dans le cas de la spectroscopie Supercontinuum, nous avons réalisé un premier montage basé sur une source proche infrarouge et un analyseur de spectre commerciaux afin de valider le traitement du signal ainsi que la prédiction de performances. Nous avons réalisé des mesures simultanées de la quantité de méthane présente dans une cellule et la concentration atmosphérique en vapeur d'eau intégrée sur une distance de plus de 10m (par réflexion sur une cible coopérative). L'estimation est non biaisée et l'écart type calculé sur un grand nombre d'estimations est inférieur à 1, 5 fois les BCR. Pour les expériences de spectroscopie réalisées autour de 3,3µm, nous avons adapté, implémenté et calibré un spectrographe permettant d'acquérir en quelques secondes une centaine de spectres sur un domaine spectral de200nm, avec une résolution inférieure au nanomètre. Un estimateur du maximum de vraisemblance a fourni une estimation peu biaisée (3%) avec un écart type égal à 2, 5 fois la BCR. Nous avons ainsi montré expérimentalement la faisabilité de mesures rapides et précises par spectroscopie Supercontinuum infrarouge.
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Herbin, Hervé. "Spectroscopie sélective de TiCl et NO : détection infrarouge ultrasensible de N2O et N2." Paris 11, 2005. http://www.theses.fr/2005PA112279.
Full textAbstract:
Cette thèse concerne l'application de nouvelles méthodes de spectroscopie sélective ou ultrasensible à la détermination de paramètres spectroscopiques de molécules stables et instables, difficilement accessibles par ailleurs. Dans un premier temps, la spectroscopie par transformation de Fourier sélective a été utilisée pour caractériser des plasmas TiCl4/He et N2O/He. Le spectre de l'ensemble des émissions d'un plasma et des spectres qui sélectionnent une classe particulière de molécules (faible durée de vie ou ions) sont enregistrés simultanément. En particulier, la transition X - C de 48Ti35Cl a été observée dans la région de 3 µm. Son analyse a mis en évidence des perturbations de très faible amplitude. De plus, les spectres sélectifs du plasma N2O/He, supposés ne retenir que les raies des ions, ont révélé d'intenses transitions entre états de Rydberg de NO. Ces raies subissent un déplacement Doppler similaire à celui d'un ion positif. Une interprétation de ce phénomène inattendu, mis en évidence pour la première fois pour une molécule neutre, est proposée. Dans un second temps, des spectres avec des longueurs d'absorption de plusieurs dizaines de kilomètres ont été enregistrés en utilisant le couplage de la spectroscopie d'absorption intracavité laser et de la spectroscopie de Fourier résolue en temps. Deux expériences différentes ont permis de sonder, de façon très sensible, des domaines spectraux infrarouge relativement étendus. Autour de 2. 5 µm, de nombreuses transitions de faible intensité de la molécule d'intérêt atmosphérique N2O ont été identifiées et analysées. Des espèces instables formées dans un plasma N2/He ont également été détectées autour de 1. 05 µmThis PhD thesis deals with the application of recent high resolution spectroscopic methods that are either selective or ultrasensitive. Spectroscopic parameters of stable and transient molecular species, difficult to reach otherwise, are determined. First, selective Fourier transform spectroscopy is used to characterize TiCl4/He and N2O/He plasmas. The spectrum of the whole emission of a plasma and spectra, which select a given class of molecules (for instance short-lived or ions) are simultaneously recorded. In particular, the rovibronic transition X - C of the 48Ti35Cl radical is observed around 3 µm. Its analysis has shown a very weak perturbation, which affects the C 4D1/2 state. Moreover, selective spectra of a N2O/He plasma, expected to only retain the ion lines, have revealed NO rovibronic transitions between the A, C, D and E Rydberg states. Under specific experimental conditions, a Doppler shift of the NO transitions, similar to the one of a positive ion, is observed. An interpretation of this unexpected phenomenon, highlighted for the first time for a neutral molecule, is proposed. Second, spectra with absorption lengths of several tens kilometers are recorded by coupling intracavity laser absorption spectroscopy (ICLAS) and time-resolved Fourier transform spectroscopy (TRFTS). Two different experiments have make it possible to probe, with high sensitivity, relatively wide infrared spectral ranges. Around 2. 5 µm, lots of weak intensity rovibrational transitions of the atmospherically relevant molecule N2O are identified and analysed. Unstable species created in a N2/He plasma are also detected for the first time around 1. 05 µm
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De, Backer Andrée. "Étude d'un nouveau cristal laser et développement d'un laser de puissance dans le proche infrarouge pompé par diode laser." Lille 1, 2003. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2003/50376-2003-233.pdf.
Full textAbstract:
Le crystal étudié est le scandium orthoborate dopé au chrome, Cr3+:(Ce,Gd)Sc3(BO3)4. Il présente deux bandes d'absorption, à 470 nm et 650 nm et, pompé par diode laser rouge, une luminescence infrarouge (de 800 nm à 1200 nm). L'étude de ses propriétés lasers a montré leur dégradation progressive à température croissante et leur forte réduction sur quasi tout le spectre de luminescence, due à l'absorption par les états excités. Néanmoins, la génération laser du cristal pompé par un laser pulsé a été démontrée à 847 nm. Deux lasers infrarouges ont été développés à partir des cristaux LiSAF et LiCAF pompés par une diode laser rouge de 2 W, en cavité hémisphérique de 2 cm de long. Une puissance de 300 mW à 400 mW a été mesurée en fonctionnement multimode longitudinal. Les spectres de mode longitudinaux ont été mesurés avec une lame intracavité, une sélection par réseau et en fonction de la longueur totale de la cavité.
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Chevrollier, Martine. "Spectroscopie de réflexion sélective à une interface diélectrique/vapeur de césium : Observation de l'attraction Van der Waals de surface." Paris 13, 1992. http://www.theses.fr/1992PA132007.
Full textAbstract:
Nous rapportons ici la première observation optique de l'interaction de surface de type Van der Waals (VW) entre un diélectrique et une vapeur d'atomes dans des états excités de courte durée de vie. Nous présentons tout d'abord les principes et une théorie générale de la réflexion sélective (sr), technique spectroscopique linéaire dans laquelle on mesure la variation résonnante de la réflectivité a l'interface entre un milieu transparent et une vapeur atomique: on sonde ainsi le voisinage de la paroi. Nous montrons qu'une modulation de fréquence (fm) judicieuse permet, en incidence normale, d'éliminer l'élargissement doppler: la réponse alors détectée est celle des atomes qui interagissent le plus longtemps avec la surface. Le développement de la théorie de la sr est poursuivi pour des atomes en interaction avec la surface puis plus particulièrement pour le terme VW en spécifiant une fréquence de résonance inversement proportionnelle au cube de la distance à la surface. Nous présentons ensuite les expériences, qui consistent à comparer des spectres de sr-fm à des spectres d'absorption saturée en volume enregistrés simultanément. Elles ont été réalisées principalement à l'interface entre une fenêtre de saphir et une vapeur de césium excitée par laser sur la première ou la deuxième résonance (852 et 455 nm). On observe des effets (déplacements de fréquence, vers le rouge comme attendu d'un potentiel attractif, distorsion des formes de raies) sensibles sur la première résonance et beaucoup plus marques encore sur la seconde. L'interprétation des spectres dans le cadre du modèle théorique pour VW est très cohérente (déplacements et élargissements variant linéairement avec la pression mais force VW restant constante, etc. . . ) et démontre la grande sensibilité de la sr-fm aux effets de surface à longue portée
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Mulier, Maxime. "Mise en place d'un spectromètre laser infrarouge pour l'étude de la diffusion du CO2 gazeux hors du champagne et de quelques boissons effervescentes." Reims, 2009. http://theses.univ-reims.fr/sciences/2009REIMS034.pdf.
Full textAbstract:
Les récentes études sur les bulles de CO2 du champagne tendent à montrer le lien entre l’ascension des bulles dans une flûte de champagne, la diffusion du CO2 hors de cette boisson et la libération de ses arômes à la surface liquide/air. Afin de mieux comprendre le rôle des bulles du champagne sur les mécanismes de libération du CO2, nous avons mis en place un spectromètre infrarouge laser d’absorption directe compact, précis, et adaptable à différentes configurations de mesures. Ce spectromètre en atmosphère ouverte utilise une nouvelle génération de diode laser à 2,7 µm, centrée sur la raie du CO2 à 3728,41 cm-1 avec une absorption optimisée pour une faible longueur de parcours. Nous avons défini un protocole assurant la reproductibilité des mesures dans des conditions les plus proches de la dégustation d’un champagne : isolation du spectromètre de l’activité humaine, stabilisation de la température des boissons utilisées pour les mesures, nettoyage drastique des flûtes. Les premières applications du spectromètre à la mesure de la concentration en CO2 au buvant d’une flûte de champagne montrent l’impact de la température sur la cinétique de diffusion du CO2. Nous avons aussi appliqué le spectromètre au relevé de la concentration en CO2 au buvant d'une flûte remplie de quelques boissons effervescentes contenant différentes concentrations initiales en CO2 ; la solubilité du CO2 dans la boisson semble influencer la cinétique de libération du CO2. Pour compléter l’analyse des résultats, il faut pouvoir modéliser le mécanisme global de libération du CO2 d’une flûte et nous apportons des éléments de modélisation de la diffusion par convection massique à l’interface libreRecent studies on champagne wine's CO2 bubbles attempt to draw the link between bubbles ascending in a champagne glass, CO2 gas diffusion from champagne and champagne flavour molecules freeing at the liquid/air surface. In order to progress in the understanding of the role of champagne bubbles in the CO2 diffusion mecanism, we have set up a direct absorption spectrometer based on near-infrared technology; relatively precise CO2 gas concentrations are measured and the mounting is thought to be adapted to a glass-shape change. Our open to the atmosphere spectrometer is based on a new generation laser diode emitting at 2,7 µm, centered at 3728 cm-1, resulting in an optimum absorption scale with a little pathlength. We have defined a protocol insuring a quite good measurements reproducybility with conditions very close to the champagne tasting conditions: thus, we paied attention to human activity "insulation", beverage temperature stabilisation, and champagne glass cleaning. First application of the sensor to a glass fullfilled with champagne showed the effect of temperature on CO2 diffusion with time. Also, second application of the sensor has been done to a glass fullfilled with some other sparkling beverages, each other having different initial CO2 concentrations; the solubility of CO2 in the beverage seems to influence CO2 diffusion with time. Finally, a mathematical model of the CO2 outgassing from a glass of champagne is required in order to complete the results and some elements are drawn in this work to describe the diffusion by mass convection at the free surface
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Mandon, Julien. "Spectroscopie de Fourier par peignes de fréquences femtosecondes." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00519027.
Full textAbstract:
Ces travaux rapportent le développement expérimental de deux méthodes de spectroscopie optique par transformation de Fourier basées sur les peignes de fréquences. La spectroscopie de Fourier s'est imposée, dès 1970, comme outil multiplex de mesure de spectres résolus et exacts, couvrant de larges plages spectrales. Elle ne répond néanmoins plus aux enjeux modernes de la physique moléculaire, qui requièrent des instruments rapides, résolus, exacts, multiplex et sensibles. Les peignes de fréquences femtosecondes, qui ont révolutionné la métrologie des fréquences optiques au début des années 2000, sont des sources lasers à impulsions ultra-courtes, équivalentes à un million de lasers continus, émettant en phase à des fréquences équidistantes. Ils motivent de nouvelles approches à la spectroscopie d'absorption et de dispersion. La première méthode développée associe le peigne de fréquences au spectromètre de Fourier basé sur l'interféromètre de Michelson. Sans modification structurelle de ce dernier, en un unique enregistrement, la totalité du domaine d'émission du peigne est analysée à haute résolution avec des temps d'acquisition améliorés de deux ordres de grandeur par rapport aux sources incohérentes. La seconde approche aboutit à une nouvelle génération de spectromètres de Fourier, basée sur la mesure du battement de deux peignes de fréquences cohérents, conduisant à une spectroscopie à large bande spectrale, qui améliore d'un million la limite de résolution, le temps de mesure et l'exactitude de l'échelle de fréquences de la spectroscopie de Fourier traditionnelle et ne fait plus usage de l'interféromètre de Michelson jusqu'à présent élément clef du spectromètre.
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Poullet, Emmanuelle. "Analyse et quantification de Composés Organiques Volatils (COV) par spectroscopie infrarouge à l'aide d'une source laser à différence de fréquences." Littoral, 2002. http://www.theses.fr/2002DUNK0087.
Full textAbstract:
La pollution atmosphérique est, actuellement, une préoccupation majeure. Dans ce contexte nous nous sommes intéressés à l'analyse et la quantification de Composés Organiques Volatils (COV) par spectroscopie optique dans l'infrarouge. Les signatures spectrales de ces molécules, permettant de les identifier et de les quantifier, sont très nombreuses dans cette gamme de longueurs d'onde. Un spectromètre laser infrarouge à différence de fréquences a été développé au laboratoire. Celui-ci présente l'avantage d'être continûment accordable en longueur d'onde de 8,8 à 19 µm. Par ailleurs, l'utilisation de différentes cellules d'absorption permet de modifier la longueur de trajet optique de 0,11 à 106 m aafin d'optimiser le signal enregistré en fonction de la concentration. Ce spectromètre a permis la réalisation de spectres d'absorption de divers COV tels que l'éthylène, le toluène et le benzène. Une étude a été réalisée sur les paramètres spectraux de la transition 8₂,₇ ← 8₁,₇ de la bande de vibration V7 de l'éthylène. Ces premières investigations ont permis de déterminer l'intensité de cette transition ainsi que les coefficients d'élargissement par différents gaz. Par ailleurs, une méthode de quantification des molécules lourdes telles que le toluène a été développée. La pertinence en est démontrée à travers une étude menée sur l'éthylène. Cette méthode dite de "corrélation des absorbances" est également adaptée à la détection simultanée de plusieurs polluants dont les signatures spectrales se recouvrent. En effet, elle a été appliquée à un mélange de toluène et de dioxyde de carboneAtmospheric pollution is of main concern. In this context we are interested in analysis and quantification of volatil organic compounds (VOC) using spectroscopy in the infrared. Many of these molecules exhibit signatures, usually used for their identification and quantification, in this spectral region. An infrared spectrometer based on difference frequency generation has been developed in our laboratory. It has the advantage of being continuously tunable between 8. 8 and 19 µm. Several absorption cells were used for varying the interaction length from 0. 11 to 106 m, which enables optimisation of the recorded signal for each concentration. This spectrometer enabled the recording of several VOC absorption spectra such as ethylene, toluene and benzene. Researches have been realised on spectroscopic parameters of the 8₂,₇ ← 8₁,₇ transition of the V7 vibration band of ethylene. In the first investigation, we determined the line intensity and broadening coefficient for different perturbing gazes. A method for quantification of heavy molecules such as toluene has been developed. The relevance of this method, called "absorbances correlation", is studied using ethylene molecule. Moreover, this method is available for simultaneous detection of several components whose signatures overlap. It has been used for a mixture of toluene and carbon dioxide
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Humbert, Bernard. "Développements expérimentaux et théoriques en spectrométries infrarouge et Raman : application à l'étude des silices divisées." Nancy 1, 1991. http://www.theses.fr/1991NAN10028.
Full textAbstract:
Quelques échantillons représentatifs de grandes familles de silices divisées sont étudiés par spectrométrie de vibrations. Deux types de problèmes instrumentaux posés par cette étude sont analysés dans une première partie. Tout d'abord une dérivé en fréquence, fonction de la température, gênante dans une utilisation spectroscopique Raman, est constatée pour un laser à colorant accordable contenant un filtre biréfringent. Une description théorique est faite de cette cavité, une solution instrumentale est trouvée. Le deuxième point instrumental concerne la technique de réflexion diffuse infrarouge adaptée à l'analyse des milieux pulvérulents. Des anomalies spectrales, attribuées jusqu'à présent à la réflexion spéculaire, sont décrites en considérant les phénomènes physiques de diffusion intrinsèques. La loi de kubelka et Munk permet d'interpréter le spectre à condition de reconnaitre que le facteur de diffusion est relié à la dispersion anormale des indices et à la granulométrie. Dans une deuxième partie, l'analyse spectroscopique est menée sur les échantillons de silices divisées. Les spectres Raman de 7 à 150 cm##1 sont interprétés à l'aide de la théorie fractale. La distribution massique et la rugosité de surface suivent des lois fractales pour des échelles respectivement entre 500 et 10 nm (fréquences Raman inferieures à 30 cm##1) et entre 10 et 1 nm (entre 25 et 150 cm##1). Les spectres infrarouges et Raman à plus hautes fréquences permettent de décrire la surface au niveau moléculaire: ponts siloxanes et silanols. La silice pyrogénique développe localement des surfaces de type cristobalite ou tridynite. Les billes denses qui constituent cette silice sont obtenues par un assemblage de tétraèdres de sio#4 et s'organisent ensuite pour donner un agrégat ouvert. En revanche la silice de précipitation proviendrait d'un processus de collage de germes similaires à de petits polyèdres d
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Raynaud, Fabrice. "Perfectionnement d'un spectromètre infrarouge à diode laser : analyse de la bande v16 du 1-1 difluoroéthane en jet supersonique." Lille 1, 1997. http://www.theses.fr/1997LIL10231.
Full textAbstract:
L'evolution et la composition des atmospheres terrestre et planetaires font l'objet de diverses etudes en laboratoire necessitant des conditions experimentales adaptees aux phenomenes observes. Ainsi, les etudes de la relaxation collisionnelle, qui permettent de connaitre la composition de ces atmospheres, necessitent une grande stabilite de la frequence du laser. De plus, si les spectres des principales molecules intervenant dans notre atmosphere sont a ce jour identifies, beaucoup de molecules, existant a l'etat de traces (mais qu'il sera utile de surveiller dans un avenir proche), presentent des spectres complexes qui restent encore a analyser. Dans ce double but, nous presentons les differents developpements et perfectionnements apportes a un spectrometre infrarouge a diode laser. D'une part, nous avons developpe et caracterise une technique originale de stabilisation de la frequence d'emission du laser : cette frequence est asservie sur un mode de resonance d'un interferometre de perot-fabry dont on module la longueur optique. Cette technique s'est averee tres interessante lors des mesures de phenomenes lies a la relaxation collisionnelle. Notamment, elle nous a permis de mettre au point en l'appliquant a l'ammoniac une nouvelle methode tres sensible de mesure des deplacements de frequence de raies induits par pression. D'autre part, en vue d'analyser les bandes vibrationnelles de molecules halogenees en jet supersonique, nous avons accru la sensibilite de notre spectrometre a l'aide de deux techniques originales de modulation des signaux d'absorption (soit par utilisation d'une lame vibrante placee dans le jet, soit par deflexion du laser). Cette derniere a permis d'analyser la bande 1 6 vers 940 cm 1 du 1-1 difluoroethane. Cette molecule, appartenant a la famille des hydrofluorocarbones, est un candidat potentiel pour remplacer le freon 12 dans le cadre des mesures de protection de la couche d'ozone.
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Grouiez, Bruno. "Applications des lasers à cascade quantique pulsés à l’étude de l’atmosphère." Reims, 2008. http://www.theses.fr/2008REIMS025.
Full textAbstract:
Les travaux présentés dans ce manuscrit concernent l’utilisation des lasers à cascade quantique dans l’infrarouge moyen en vue d’applications atmosphériques. Les deux premières parties du manuscrit présentent le contexte général de la thèse, le principe des lasers à cascade quantique (QCL), ainsi que l’étude de la bande _1 du SO2 autour de 9 μm avec un QCL en régime continu. Au cours de la troisième partie, nous présentons la première méthode que nous avons utilisée en régime pulsé qui est également la plus répandue utilisant des impulsions de courte durée (_10 ns). Nous avons pu alors mettre en évidence, dans le cadre de l’étude de la molécule de NH3, des problèmes liés à l’utilisation de cette technique qui en limite l’intérêt pour des applications en spectroscopie. Dans la quatrième partie, nous présentons la commande des QCL par impulsions longues (> 500 ns) permettant d’obtenir des spectres intra-impulsionnels avec des temps d’enregistrement de l’ordre de la microseconde. Nous avons pu appliquer cette technique pour l’étude du SO2 (à 9 μm) et comparer avec les résultats obtenus en régime continu. La comparaison des deux modes de fonctionnement précédents et leurs limitations nous a amené à proposer un nouveau mode de fonctionnement, utilisant des impulsions de durée intermédiaire (< 100 ns), présenté dans la cinquième partie du manuscrit. Cette méthode nous a permis de solutionner une grande partie des restrictions usuelles de ce type de laser et au cours de cette étude, nous avons également pu mettre en avant un certain nombre de points importants en ce qui concerne les phénomènes de rapid passageThis thesis work presents atmospheric applications using Quantum Cascade lasers (QCL) emitting in mid-Infrared. Parts I & II present the context of my thesis work, the principle of QCL and the study of _1 band of SO2 around 9 μm by continuous wave operation QCL. In the third part, we present the first method we have employed to command the laser which is also the most popular in pulsed operation. This one consists of operating the laser with a short pulse duration (_ 10 ns). This method has been applied to the study of NH3 and has put in evidence many troubles which limit considerably the interest in spectroscopic applications. In the fourth part, the command of QCL using long pulses (> 500 ns) is presented. We demonstrate the possibility to record an intra-pulse spectrum in about one microsecond. This technic has been applied to the study of SO2 in 9 μm region and the results have been compared with results obtained by continuous wave operation. The conclusion of our previous works (in parts III & IV) drove us to consider a third way with intermediatesize pulse width (< 100 ns). This is presented in the fifth part. This method has solved many troubles of this kind of laser and furthermore it has put into the light the most importants points about "rapid passage" effects
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Depiesse, Cédric. "Spectrométrie ultrasensible par transformée de Fourier couplée à un montage laser intracavité: application à l'étude des niveaux de vibration-rotation de l'acétylène." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2005. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/211007.
Full textAbstract:
Notre travail concerne l’étude par spectroscopie à haute résolution de molécules polyatomiques en phase gazeuse fortement excitées vibrationnellement. L’excitation de molécules dans leurs hauts niveaux de vibration est typiquement produite par absorption de lumière infrarouge proche, voire visible, d’où la dénomination de « vibrations colorées » ou « overtones ». L’excitation de degrés de liberté de vibration à des énergies aussi inhabituelles place la molécule dans un régime tellement anharmonique que de nouvelles approches théoriques deviennent nécessaires pour en modéliser le comportement. L’observation spectrale des ces transitions requiert une technique expérimentale ultra-sensible pour compenser les faibles intensités des raies d’absorption. Dans ce contexte, nous avons mis au point un dispositif ICLAS qui a pour objectif de surmultiplier le parcours de la lumière dans la cellule d’absorption en insérant celle-ci dans la cavité résonante d’un laser saphir-titane. Le chemin d’absorption ainsi obtenu est équivalent à plusieurs dizaines de kilomètres en fonction de la durée des impulsions lasers.Nous avons ensuite couplé le dispositif ICLAS avec un spectromètre à transformée de Fourier en synchronisant l’acquisition des données avec les impulsions. L’avantage de ce couplage réside dans l’obtention d’une technique à la fois très sensible grâce à l’ICLAS mais aussi possédant une haute résolution et une large couverture spectrale grâce au spectromètre. La réalisation de ce dispositif est décrite dans la première partie de ce travail.
Nous avons ensuite appliqué ce dispositif instrumental à l'étude des molécules C2HD et 13C12CH2. L’analyse des spectres enregistrés est détaillée dans la seconde partie de ce travail. Celle-ci inclut également une introduction à la description théorique des niveaux d’énergie de vibration-rotation adaptée au cas de la molécule d’acétylène. L’analyse est axée principalement sur la structure rotationnelle et l’identification vibrationnelle des nouvelles bandes observées grâce aux performances du nouveau spectromètre. Les premières étapes vers la construction d’un modèle rovibrationnel global pour les deux molécules étudiées sont également décrites.
Doctorat en sciences, Spécialisation physique
info:eu-repo/semantics/nonPublished
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Duan, Chuanxi Bogey Marcel Liu Yuyan. "Spectroscopie rovibronique et rotationnelle de molécules réactives." [S.l.] : [s.n.], 2003. http://www.univ-lille1.fr/bustl-grisemine/pdf/extheses/50376-2003-273-274.pdf.
Full textAbstract:
Thèse doctorat : Lasers, molécules et rayonnement atmosphérique : Lille 1 : 2003. Phil.D. thesis : Atomic and Molecular Physics : Wuhan Institute of Physics and Mathematics : 2003.Thèse en co-tutelle. N° d'ordre (Lille 1) : 3285. Texte de la thèse en chinois. Articles en anglais en annexe. Résumé en chinois, français et anglais. Bibliogr. p. 125-126.
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Amir, Wafa. "Spectroscopie infrarouge résolue en temps pour l'étude de la dynamique femtoseconde du proton en phase liquide." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2003. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00000700.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse s'intéresse à la compréhension de la forte mobilité du proton dans l'eau. L'eau est fondamentale pour la vie et est le milieu essentiel pour les processus chimiques et biologiques. La richesse de l'interdisciplinarité des sciences permet d'en étudier les propriétés au niveau moléculaire qui la rendent unique. La technique privilégiée pour cette étude est la spectroscopie vibrationnelle résolue en temps à l'échelle femtoseconde. Plusieurs expériences sont réalisées pour caractériser la dynamique de l'eau à cette échelle de temps. La visualisation de la rotation des molécules d'eau obtenue par des mesures d'anisotropie est présentée. Cette expérience est réalisée dans l'eau isotopique HDO/D2O pour des raisons de convenance expérimentale et théorique. Cependant ce n'est pas l'eau. L'eau pure H2O est étudiée à partir des modes de libration permettant de s'affranchir d'effets thermiques gênants. Un transfert résonnant énergétique intermoléculaire est alors observé. Enfin la forme localisée du proton dans les molécules d'eau (appelée forme Eigen) est mise en évidence expérimentalement. Cette molécule est impliquée dans l'explication de la mobilité anormale du proton dans l'eau appelé mécanisme de Grotthuss.
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Benzerhouni, Kaddour. "Spectroscopie d'absorption de l'ammoniac et étude du laser (¹⁵NH₃+ N₂) à inversion de population." Paris 11, 1988. http://www.theses.fr/1988PA112097.
Full textAbstract:
Ce travail présente une étude sur la molécule d'ammoniac dans sa forme naturelle ( ¹⁴ NH₃ ) et l'une de ses formes isotopiques ( ¹⁵NH₃ ) selon deux grandes directions :• D'une part, on traite de l'aspect spectroscopique de la molécule d'ammoniac en étudiant le profil spectral des raies d'absorption. • D'autre part, on utilise le gaz d'ammoniac pour réaliser un laser moléculaire dans le moyen-infrarouge pompé optiquement par un laser CO2. Dans le chapitre 1, on rappelle les données spectroscopiques sur la molécule d'ammoniac. En particulier, on présente la bande parallèle -√2 située dans la région de 10,5 µm, qui donne lieu à des coïncidences entre les raies d'émissions du laser C02 et les raies d'absorption de ¹⁴ NH₃ et ¹⁵NH₃. Dans le chapitre Il, on s'intéresse à l'étude des profils de raies de la molécule d'ammoniac pour la mesure des largeurs et des intensités. Ces mesures sont réalisées à partir de spectres enregistrés par un spectromètre à diode laser à haute résolution. La méthode de détermination de la largeur collisionnelle est décrite. Pour la mesure de l'intensité d'une raie, les différentes méthodes utilisées sont exposées brièvement. Dans chaque cas, on discute des avantages et des inconvénients de la méthode. Les résultats expérimentaux sont décrits et discutés ensuite. Dans le chapitre III, on rappelle les différents travaux antérieurs sur le laser à ammoniac, en particulier, le pompage optique hors résonance et le développement des sources Raman de puissance. L'utilisation du laser "Raman" à 12,08 µm pour des mesures d'absorption sur la raie sP(7,0) est exposée. Les résultats expérimentaux dans le cas de ¹⁴ NH₃pur et en présence de gaz tampon (N₂, He) sont décrits et discutés ensuite. Dans le chapitre IV, on s'intéresse au pompage optique en résonance de la molécule ¹⁵NH₃. L'étude, la réalisation et l'optimisation du laser à inversion de population (¹⁵NH₃ + N₂) en anneau, émettant en continu à 11,76 µm sont décrites. Les principaux résultats expérimentaux du laser à 11. 76 µm et les performances en puissance sont reportés. Un modèle à taux de population du gain à faible signal est établi. Une analyse du gain en fonction des principaux paramètres est décrite pour interpréter les résultats expérimentauxThis work is a study of the ammonia molecule under its two isotopic species ¹⁴ NH₃ and ¹⁵NH₃. The two following topics are developed:On one hand, the spectroscopic aspect of the molecule is studied related to the spectral profile of the absorption tine. On the other hand, we perform ammonia laser working in mid infrared by optical pumping with a CO2 laser. In chapter I all spectroscopic data about this ammonia molecule are reported, especially the -√2 absorption band in the 10,5 µm spectral range. This band gives rise to a lot of quasi coïncidences with the emission lines of the C02 for the two isotopic species ¹⁴ NH₃ and ¹⁵NH₃. In chapter ll, the profile of the absorption lines is studied. The intensities and line-width of some tines have been measured using a diode laser spectrometer. The way to determine collisional line-width is described. Several methods are used to determine intensities. Advantages and disadvantages of each method are discussed. In chapter Ill, ail previous works about the ammonia laser are recalled, especially the off-resonant optical pumping giving rise to the powerful Raman laser. We report the work made with this "Raman laser" at 12,08 μm, in order to study the absorption profile of the sP(7,0) line of ammonia. The results obtained with ¹⁴ NH₃ specie self-broadened, or with buffer gases, N₂ or He, are reported and discussed. In chapter IV, we describe our work about the resonant optical pumping on ¹⁵NH₃ in a ring configuration. The study, realization and optimization for the population inversion laser (¹⁵NH₃+ N₂) giving a laser line at 11,76 μm, is developed. The main experimental results about the properties of this laser are reported. A rate equation model is established for the small signal gain. An analysis of the gain according to the different parameters of the laser gives a good comparison with experimental results
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Rusinek, Eric. "Spectroscopie subdoppler par source laser infrarouge : évolution d'un prototype vers un spectromètre automatisé à large gamme d'accord en fréquence." Lille 1, 1997. http://www.theses.fr/1997LIL10138.
Full textAbstract:
Les travaux décrits dans ce mémoire se situent dans le cadre de la spectroscopie rovibrationnelle à haute résolution par source laser infrarouge à large gamme d'accord en fréquence. L'originalité du spectromètre est basée sur l'exploitation de modulateurs électro-optiques d'amplitude en cdte. Des bandes latérales sont ainsi créées par modulation hyperfréquence et permettent de rendre accordable le rayonnement issu du laser à CO2 sur une très large gamme de fréquence. Elles constituent des sources infrarouges secondaires d'excellente pureté spectrale qui conviennent pour la spectroscopie subdoppler. Apres une première phase de développement correspondant a l'étude de la faisabilité, nous avons modifie en profondeur le dispositif expérimental dans le but de le rendre plus productif et d'augmenter sa gamme d'accord en fréquence. Nous avons également développe un système informatique sous labview qui prend en charge le pilotage du spectromètre, l'acquisition et l'archivage des données ainsi que leur exploitation. Les performances et l'agilité en fréquence de ce dispositif nous ont permis d'étudier le spectre d'absorption saturée de la bande v#7 de l'éthylène (c#2h#4) avec une précision de mesure proche de celle rencontrée dans le domaine micro-onde. Nous avons également mis en place une méthode de double résonance infrarouge-infrarouge utilisant simultanément et de façon indépendante deux rayonnements accordables. Ceci nous a permis d'étudier, avec une résolution subdoppler, la bande chaude 2v#3-v#3 de l'hexafluorure de soufre (sf#6) difficilement identifiable par spectroscopie de saturation classique a cause du spectre d'absorption très dense présente par cette molécule lourde.
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Dusanter, Sebastien. "Application des diodes laser infrarouges accordables à deux problématiques : la métrologie de polluants : la cinétique des réactions élémentaires." Lille 1, 2002. https://pepite-depot.univ-lille.fr/RESTREINT/Th_Num/2002/50376-2002-247.pdf.
Full textAbstract:
La spectroscopie d'absorption infrarouge par diode laser accordable permet d'allier sensibilité, sélectivité et résolution temporelle élevées. Nous avons appliqué cette technique à la mesure de polluants atmosphériques en traces et à la cinétique de réactions élémentaires en phase gazeuse. En métrologie, nous avons développé un protocole original et performant : mesure par augmentation de pression. Il a été appliqué à la mesure en protoxyde d'azote, en formaldéhyde, en acétaldéhyde et en 1,3-butadiène, dans l'air ou les gaz d'échappement automobile. Ce travail représente un premier pas vers l'élaboration d'un instrument de terrain compact et transportable. Le dispositif de cinétique, où les réactions sont initiés par photolyse laser, a été validé par l'étude des réactions des radicaux formyle et hydroxyméthyle avec l'oxygène. Une étude préliminaire de la constante de décomposition unimoléculaire du radical pivaloyle a été effectuée.
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Mammez, Dominique. "Détection de molécules gazeuses d’intérêt atmosphérique par spectrométrie infrarouge avec laser à cascade quantique largement accordable." Thesis, Reims, 2013. http://www.theses.fr/2013REIMS003/document.
Full textAbstract:
Alors que l'étude de l'atmosphère a une importance croissante pour répondre aux problématiques environnementales, les exigences en terme de sources laser pour la spectrométrie de molécules complexes nécessitent de développer des sources largement accordables. Le travail de thèse présenté dans ce manuscrit est centré sur la mise en œuvre de lasers à cascade quantique en cavité étendue (EC-QCL). Une partie de ce travail concerne la caractérisation d'une source EC-QCL commerciale ainsi que son application à la détection de gaz par spectrométrie photoacoustique. Des mesures ont été réalisées sur le dioxyde de carbone dans l'air expiré et sur le butane. La partie centrale de ce travail de thèse réside dans le développement de sources EC-QCL à partir de puces laser à cascade quantique développées par le III-V Lab. L'objectif est d'obtenir des sources largement accordables qui puissent être utilisées pour la détection de molécules complexes. Cela comprend la simulation, la conception et la mise en œuvre de systèmes en cavité étendue. Deux sources EC-QCL ont été réalisées. La première est une source impulsionnelle émettant autour de 4,5μm. La seconde émet autour de 7,5μm et fonctionne en continu à température ambiante. Ce laser a été utilisé pour réaliser des enregistrements sur l'acétone et le trichlorure de phosphoryleAs the study of the atmosphere is growing strongly in response to environmental issues, the needs in terms of laser sources for spectroscopy of complex molecules require the development of widely tunable sources. The PhD work presented in this manuscript is focused on the implementation of quantum cascade lasers in external cavity (EC-QCL). Part of this work deals with the characterization of a commercial EC-QCL source and its application to gas detection by photoacoustic spectrometry. Measurements were performed on carbon dioxide in exhaled air and butane. The central part of this thesis consists in the development of ECQCL sources based on quantum cascade laser chips from III-V Lab. The aim is to obtain widely tunable sources that can be used for the detection of complex molecules. This includes simulation, design and implementation of external cavity systems. Two EC-QCL sources were implemented. The first one is a pulsed laser emitting around 4,5μm. The second one emits around 7,5μm and is operated at room temperature in continuous wave mode. This laser was used to record the spectra of acetone and phosphoryl chloride
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Elhanine, Mohammed. "Spectroscopies sélectives par transformation de Fourier et laser à diodes : étude infrarouge à haute résolution d’espèces moléculaires transitoires." Paris 11, 1989. http://www.theses.fr/1989PA112169.
Full textAbstract:
L'émission infrarouge du plasma de H2S, excité par une décharge radio-fréquence dans un réacteur à écoulement continu sous faible pression, a été enregistrée à très haute résolution sur un large domaine spectral par un interféromètre à transformation de Fourier. Quatre bandes de vibration-rotation de SH, dans son état fondamental 2Π, ont été observées. Elles se caractérisent par une absence spectaculaire de la branche P. Cette anomalie est attribuée à un transfert d'intensité entre les branches P et R dû à un couplage, de type Coriolis, entre la vibration et la rotation de la molécule. Des bandes de vibration-rotation de SH- ont été également identifiées. Il s'agit de la première détection à haute résolution d'anion par spectroscopie de Fourier. Les fréquences mesurées ont été utilisées dans une procédure de moindres carrés afin de redéterminer les constantes spectroscopiques du niveau fondamental de cet anion. Par ailleurs et afin de faciliter la détection infrarouge et l'identification des espèces moléculaires transitoires, deux méthodes de spectroscopie sélective ont été mises au point. Ces deux techniques, la modulation Zeeman et la modulation de polarisation, sont basées sur les effets magnéto-optiques. Elles sont adaptées à l'analyse sélective des molécules paramagnétiques. Les résultats obtenus avec le radical NO à la fois en modulation Zeeman et en modulation de polarisation ont montré le caractère sélectif de ces méthodes. La modulation de polarisation est plus sensible et plus efficace, à champ égal, que la modulation Zeeman. Elle permet la détection des transitions de niveaux de rotation élevés (J = 26,5), alors qu'en modulation Zeeman cette valeur se limite à J # 5,5. L'expression analytique du signal de détection a été établie pour les deux méthodes. Elle permet dans chaque cas de retrouver correctement les formes de raies observées en fonction des conditions expérimentales. Ces deux techniques sont actuellement sur le point d'être appliquées à la recherche de nouvelles espèces paramagnétiques transitoiresThe infrared emission of an H2S plasma has been recorded at high resolution over a wide spectral range using a Fourier transform interferometer. The plasma is excited by a radiofrequency discharge in a flow reactor at low pressure. Four vibration-rotation bands of the ground electronic state (X2Π) of the SH radical have been observed, each with the expected anomalous weak P branch intensity. This effect can be explained by a strong vibration-rotation Coriolis coupling. In the same spectrum, vibration-rotation bands of SH- have also been identified. This is the first observation of a negative ion by Fourier transform spectroscopy. The existing molecular constants of SH- have been improved in a least squares fit. For improving the detection of paramagnetic transient species, two new selective methods for use with high resolution infrared spectroscopy have been developed. These techniques, Zeeman modulation and polarization modulation, are essentially based on magneto-optics properties. They have been successfully demonstrated with both Fourier transform and diode laser spectrometers. The results obtained with the NO radical illustrate the selectivity of these methods. Comparison of the two shows that polarization modulation is the more sensitive. Particular attention is paid to the interpretation of the observed lines shapes, which have been accurately simulated. In conclusion, it is hoped that the selective detection techniques described here will be useful for the discovery of new paramagnetic transient species
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Cheikh, Monia. "Spectroscopie infrarouge à haute résolution et photodissociation à l'aide d'un laser à CO d'une molécule asymétrique : le chlorure de nitrosyle." Paris 11, 1988. http://www.theses.fr/1988PA112085.
Full textAbstract:
ONCI is an asymetric top stable in the gas phase. This molecule exhibits a low dissociation energy around 13000 cm-1, so its IR multiphoton dissociation can be undertaken. Lt has three fundamental bands √ 1, √ 2 and √ 3 √ 1 is is around 1800 cm-1 and associated with the NO vibration. The CO laser has many coincidences with the √1 band. √2 and √3 modes are very low, around 596 and 332 cm-1 so ONCI exhibits a high level density at high vibrational energy. A multiline CO laser irradiation is used to excite ONCI in the √1 mode. The coupling between the √1 vibrational mode and the other modes may produce the ONCI dissociation. A good knowledge of the infrared spectroscopy, in high resolution, of ONCI is necessary. The study of the √1 band gave us spectral coïncidences between CO laser lines and absorption lines of ONCI. Ln order to obtain better coïncidences we used a buffer gas : Argon, to broaden the ONCI lines. The √1 + √3 band recorded at the same times as √1 and the √2 + √3 band, which could be used in the excitation of the ONCI molecule with co2 laser, are analyzed. This spectroscopy study made possible to measure molecular constants of the (100), (101) and (011) vibrational level of ONCI. The experimental set-up, necessary to the photodissociation experience of ONCI is realized. We excited the ONCI-Ar mixture with a multiline CO laser to produce the dissociation. The products obtained were analyzed with an absorption infrared diode laser. We put in evidence an increase of NO absorptionONCI est une toupie asymétrique §table en phase ga,euse. Son énergie de dissociation est relativement basse vers 1300 cm⁻ ᴵ ce qui permet d'envisager sa photodissociation rnultiphotonique ou par tranfert VV. Elle possède trois vibrations fondamentales v ₁ , v₂ et v ₃. V ₁ située à 1800 cm⁻ ᴵ et associée à la vibration NO, peut donner lieu à des coïncidences avec l'émission du laser à CO. V₂et et v ₃sont beaucoup plus basses à 596 et 332 cm⁻ ᴵ, ce qui donne une forte densité de niveaux à haute énergie vibrationnelle. L'irradiation de ONCI par le laser à CO utilisé en multiraies, la porte dans les états excités du mode v ₁. Le couplage éventuel entre les niveaux rotationnels des autres modes de combinaison peut conduire la dissociation de ONCI. L'étude par spectroscopie infrarouge à haute résolution de ONCI est nécessaire. En effet, l'étude de la bande v ₁ nous a permis de connaître les coincidences des raies d'absorption de ONCI avec celles émises par le laser à CO. Afin d'améliorer ces coincidences, on élargit les raies de ONCI par un "Puffer" : l'Argon. On a ausi interprété la bande v ₁ + v ₃ qui se prêterait à une excitation par le laser à co₂. Cette étude spectroscopique nous a permis de déterminer des constantes rotationnelles des états (100), (101) et (011). On a monté le dispositif expérimental nécessaire à l'expérience de photodissociation de ONCI. L'excitation infrarouge du mélange ONCI-Ar, par le laser à CO utilisé en multiraies conduît à la dissociation. Les produits sont analysés par spectroscopie d'absorption infrarouge à l'aide d'une diode laser. On a observé la croissance de l'absorption de NO
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Mayet, Céline. "Spectromicroscopie infrarouge à l'échelle nanométrique : Application à l'étude d'objets biologiques." Paris 11, 2010. http://www.theses.fr/2010PA112272.
Full textAbstract:
La spectromicroscopie infrarouge est une technique d'analyse extrêmement performante capable à la fois de caractériser des composés chimiques par leurs bandes d'absorption et de les localiser spatialement grâce à un microscope. L'expérience AFMIR (Atomic Force Microscope InfraRed) est une méthode récente et originale de spectromicroscopie infrarouge sub-Iongueur d'onde qui couple un laser infrarouge pulsé accordable et un microscope à force atomique (AFM). En utilisant l'effet photothermique, elle permet de faire de la spectroscopie infrarouge « ultra locale» et de réaliser des cartographies chimiques avec une très bonne résolution latérale (quelques dizaines de nanomètres). Au cours de cette thèse, un travail de modélisation a été mené afin d'estimer la résolution spatiale de la technique AFMIR et de comprendre tous les phénomènes physiques qu'elle met enjeu. Parallèlement à cette étude théorique, une étape de développement instrumental a été nécessaire pour adapter l'expérience à des études en milieu liquide et permettre l'analyse d'échantillons biologiques vivants. Enfin, trois problématiques ont été abordées : infection de la bactérie Escherichia coli par le phage T5, production du polymère PHB par la bactérie Rhodobacter capsulatus et détermination de l'organite cible d'une hormone pour une lignée cellulaire hormono-indépendante du cancer du sein. L'ensemble des résultats a été confirmé avec des mesures de microscopie électronique en transmission et de spectroscopie d'absorption infrarouge classique. La technique AFMIR est maintenant opérationnelle pour être proposée à d'autres chercheurs du domaine de la biologieInfrared spectromicroscopy is an extremely powerful analytical technique able both to characterize chemical compounds by their absorption bands and to locate them spatially through a microscope. The AFMIR facility (Atomic Force Microscope InfraRed) is a new and original technique of sub-wavelength infrared spectromicroscopy that combines a tunable pulsed infrared laser and an atomic force microscope (AFM). By using the photothermal effect, it allows the experimenter to do « ultra local» infrared spectroscopy and to achieve chemical mappings with a very good lateral resolution (a few tens of nanometers). During this thesis, a modeling work was conducted to estimate the spatial resolution of the AFMIR technique and to understand all involved physical phenomenons. Parallel to this theoretical study, a stage of instrumental development was necessary to adapt the facility to studies in liquid medium and to allow analysis of live biological samples. Finally, three scientific questions were addressed: infection of the bacterium Escherichia coli by the phage T5, production of the polymer PHB by the bacterium Rhodobacter capsulatus and identification of the organelle target for a hormone in a hormone independente breast cancer cellline. All results were confirmed with measurements by transmission electron microscopy and conventional infrared absorption spectroscopy. The AFMIR technique is now operational to be offered to other researchers in the field of biology
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Cheikh, Monia. "Spectroscopie infrarouge à haute résolution et photodissociation à l'aide d'un laser à CO d'une molécule asymétrique le chlorure de nitrosyle /." Grenoble 2 : ANRT, 1987. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb376038787.
Full text
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Duan, Chuanxi. "Spectroscopie rovibronique et rotationnelle de molécules réactives." Lille 1, 2003. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2003/50376-2003-273-274.pdf.
Full textAbstract:
Les espèces réactives jouent un rôle important dans la chimie atmosphérique, la chimie interstellaire, la combustion, les plasmas et de nombreux autres domaines scientifiques. Ces espèces dites "transitoires" ont une durée de vie courte variant de quelques nanosecondes à plusieurs millisecondes. Elles sont généralement thermodynamiquement stables mais chimiquement instables. Leurs études spectroscopiques ont contribué pour une grande part à notre connaissance de leurs propriétés physiques et chimiques, spécialement en phase gazeuse. Cette thèse est relative à des études spectroscopiques rovibroniques et purement rotationnelle de molécules réactives en phase gazeuse. Les spectres rovibroniques de ces molécules peuvent donner des informations précises sur leur structure électronique, même si la résolution spectrale est en général limitée par l'élargissement Doppler. Les spectres purement rotationnels permettent de déterminer très précisément la structure géométrique de la molécule. Dans le cadre de ce travail, nous avons entrepris l'étude des spectres rovibroniques du radical CN et des ions N2+ et CS+, et purement rotationnel du radical HCBr. Ces études ont nécessité la mise en oeuvre de techniques spectroscopiques très sensibles, telles que la spectroscopie par modulation de concentration, la spectroscopie à modulation de vitesse et rotation magnétique avec détection optique hétérodyne, et la spectroscopie millimétrique cinétique.
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Cousin, Julien. "Instruments de Mesure Multi-Polluants par Spectroscopie Infrarouge basés sur des Lasers Fibrés et par Génération de Différence de Fréquences : Développement et Applications." Phd thesis, Université du Littoral Côte d'Opale, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00124729.
Full textAbstract:
Aujourd'hui la détection des COV et autres polluants anthropiques à l'état de trace est un enjeu de plus en plus important pour la surveillance de la qualité de l'air. La spectroscopie infrarouge, permettant de sonder des régions spectrales riches en absorption moléculaire, est une technique appropriée pour une mesure in-situ de la pollution atmosphérique. Ce travail de thèse a ainsi consisté à développer des instruments lasers de mesure multi-polluants de terrain. Un premier projet a consisté à profiter de la disponibilité des lasers des télécommunications émettant dans l'IR proche. Cet instrument a été réalisé sur la base d'une diode laser à cavité étendue (1500 - 1640 nm), couplée à une cellule à réflexions multiples (100 m). La sensibilité de détection a été optimisée en employant une détection balancée et une procédure de moyenne de spectres. La compacité et la sensibilité (< 10-7 cm-1Hz-1/2) obtenues ont permis la quantification de composés, en laboratoire ou in-situ, tels que CO2, CO, C2H2, CH4 et également la détermination du rapport isotopique 13CO2/12CO2 résultant de la combustion de bois. Le deuxième projet a consisté à mélanger deux lasers du proche IR (lasers à fibre dopée) dans un cristal non linéaire (PPLN) afin de produire un rayonnement laser par génération de différence de fréquences dans l'IR moyen (3,15 - 3,43 µm), là où les bandes d'absorption des molécules visées, sont les plus intenses. Les premières études avec cette source montrent la possibilité de détection de l'éthylène (C2H4) et du benzène (C6H6). Les développements, caractérisations et applications de ces instruments, aussi bien dans l'IR proche que moyen, sont détaillés et montrent les avantages de sonder les 2 gammes spectrales.
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Tran, Dang Bao An. "Widely tunable and SI-traceable frequency-comb-stabilised mid-infrared quantum cascade laser : application to high precision spectroscopic measurements of polyatomic molecules." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2019. http://www.theses.fr/2019USPCD060.
Full textAbstract:
Ce manuscrit présente le développement d’un spectromètre dans le moyen infra-rouge qui combine très haute résolution, accordabilité, sensibilité de détection et contrôle de la fréquence absolue. Un laser à cascade quantique (QCL) émettant à 10.3 μm est asservi en phase sur un peigne de fréquences optique lui-même stabilisé sur un laser ultrastable à 1.55 μm transmis par lien optique fibré à partir du LNE-SYRTE, où cette référence de fréquence est contrôlée par rapport aux étalons primaires. On obtient ainsi un QCL de largeur ~ 0.1 Hz, avec une stabilité meilleure que 10⁻¹⁵ à 1 s, et une incertitude de 4 × 10⁻¹⁴ sur sa fréquence absolue. De plus, le QCL peut être balayé largement sur 1.4 GHz sans dégradation de la stabilité et du contrôle absolu de la fréquence. Ce QCL a permis de sonder plusieurs molécules par absorption saturée dans une cellule multipassage. Nous avons démontré une incertitude statistique sur la mesure des fréquences d’absorption au niveau du kHz et une incertitude systématique inférieure à 10 kHz. Nous avons enregistré de nombreuses raies du méthanol, dont plusieurs doublets et des raies très peu intenses, dont certaines n’avaient jamais été observées. La mesure de quelques dizaines de raies du trioxane nous a permis d’en déterminer les paramètres spectroscopiques avec précision. Nous avons également enregistré la structure hyperfine d’une raie de l’ammoniac jusqu’ici non résolue. Ce dispositif est essentiel pour le projet en cours au LPL d’observer la violation de parité dans les molécules. Il permettra également de nombreuses applications de la physique atmosphérique ou interstellaire aux tests de physique fondamentale au-delà du modèle standardThe thesis consists in developing a high-resolution mid-infrared spectrometer traceable to primary frequency standards and providing a unique combination of resolution, tunability, detection sensitivity and frequency control. A quantum cascade laser (QCL) emitting at 10.3 µm is phase locked to an optical frequency comb stabilized to a remote 1.55 µm ultra-stable reference developed at LNE-SYRTE, monitored against primary frequency standards and transferred to LPL via an active noise compensated fibre link. This results in a 0.1 Hz QCL linewidth, a stability below 10⁻¹⁵ at 1 s and an uncertainty on its absolute frequency below 4 × 10⁻¹⁴. Moreover, the setup allows the QCL to be widely scanned over 1.4 GHz while maintaining the highest stabilities and precision. This QCL was used to carry out saturated absorption spectroscopy of several molecules in a compact multipass cell. We demonstrated statistical uncertaintyon line-center frequencies at the kHz level and sub-10 kHz systematic uncertainty. We have recorded several singular K-doublets and many rovibrational transitions of methanol, in particular weak transitions and weak doublets - unreported so far. Precise parameters modelling trioxaneh ave been determined with only a few tens of rovibrational transitions recorded at unprecedented accuracy. The quadrupole hyperfine structure of an ammonia transition has been resolved for thefirst time. This setup constitutes a key element for the project aiming at the first observation of parity violation in molecules currently held at LPL, and, more generally, for various fields of physics, from atmospheric and interstellar physics to fundamental physics beyond the standard model
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Delbarre, Hervé. "Etude de l'origine des instabilités spectrales dans un laser à électrons libres en régime compton." Lille 1, 1993. http://www.theses.fr/1993LIL10127.
Full textAbstract:
Cette étude a pour but de comprendre les conditions d'obtention de la pureté spectrale ultime du laser à électrons libres (lel) en régime compton dans la limite du faisceau continu. Elle a été menée autour du projet de lel en infrarouge lointain de Lille et du lel de puissance en infrarouge proche (elsa) du commissariat à l'énergie atomique. Notre démarche se divise en trois parties. D'abord, la transition entre un régime de spectre fin stable et un régime de spectre large instable a pu être clairement identifiée à la génération de raies satellites dans la phase de saturation du régime de spectre fin. Puis, un modèle semi-analytique, confrontant une approche analytique à la simulation numérique, a mis en évidence la dynamique des raies satellites y compris un régime transitoire ignore jusqu'à présent. La structure des raies satellites a été élucidée en régime asymptotique. Divers moyens d'assurer la transition entre spectre large et spectre fin ont été analysées. Ces méthodes consistent, soit à agir sur le champ laser par filtrage optique, soit à modifier l'interaction du champ laser et du faisceau d'électrons (tapering et onduleur à deux fréquences), ou encore à moduler l'énergie du faisceau d'électrons. Enfin, nos résultats ont été connectés au projet de Lille et aux expériences récentes
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SIMONDI, TEISSEIRE BEATRICE. "Cristallogenese, spectroscopie optique et proprietes laser dans le proche infrarouge de materiaux de type melilite dopes yb, er et yb-er." Paris 6, 1996. http://www.theses.fr/1996PA066757.
Full textAbstract:
Ce travail s'insere dans la recherche de nouveaux materiaux laser solides pompes par diode et emettant vers 1,5 micrometre (domaine de securite oculaire) et 3 micrometre (zone de forte absorption de l'eau). Ces longueurs d'onde correspondent a des emissions de l'ion er#3#+, mais son absorption dans les domaines d'emission des diodes (800 nm et 980 nm) est faible et il est generalement pompe au moyen de l'ion yb#3#+. Nous nous sommes interesses aux matrices de type melilite ca#2al#2sio#7 (cas), ca#2ga#2sio#7 (cgs) et srlaga#3o#7 (slg), bien adaptees au dopage par les ions lanthanides. Des monocristaux de ces composes monodopes yb, er et codopes yb-er ont ete elabores a partir de l'etat fondu. Leurs proprietes structurales et physiques ont ete examinees. Ils sont caracterises par un desordre structural autour du site d'accueil de la terre rare qui conduit a des bandes d'absorption larges favorables au pompage par diode laser. Dans les trois matrices, les positions en energie et les temps de vie radiatifs des niveaux emetteurs des ions yb#3#+ et er#3#+ ont ete determines. Les interactions yb-er ont ete analysees au moyen des equations de population des niveaux d'energie puis les criteres favorables a l'oscillation laser ont ete definis. Le cas : er et le slg : er sont choisis pour une emission respectivement a 1,5 micrometre et 2,7 micrometre. Une solution commune pour ameliorer les performances des materiaux cas : yb : er et slg : er consiste a ajouter une autre ion lanthanide susceptible de presenter des transferts d'energie avec l'ion er#3#+ afin de modifier sa dynamique de fluorescence. Au terme de cette etude, une oscillation laser vers 1,55 micrometre a ete obtenue a temperature ambiante et en fonctionnement continu sur des cristaux de cas : yb : er : ce avec des seuils tres faibles ( 20 mw).
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Tigréat, Pierre-Yves. "Synthèse et étude optique de cristaux dopés Dy3+ et codopés Tm3+ et Yb3+ pour applications laser dans le moyen infrarouge." Caen, 2001. http://www.theses.fr/2001CAEN2046.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail était de fabriquer et d'étudier les propriétés optiques de cristaux à basse énergie de phonon quand ils sont dopés avec l'ion Dy3+ et codopés avec l'ion Tm3+ ou Yb3+ en vue de l'élaboration d'une source laser émettant dans le proche ou moyen infrarouge. La première partie de l'étude (chapitre I) est d'abord consacrée à la cristallogenèse des matériaux. Deux types de fluorures, LiYF4 et KY3F10, sont ainsi fabriqués à l'aide de la technique de tirage Czochralski, tandis que deux fours de cristallogenèse basés sur la technique Bridgman-Stockbarger (chapitre I) sont montés parallèlement et mis en oeuvre pour synthétiser deux autres types de cristaux, CsCdBr3 et KPb2Cl5. L'étude des propriétés spectroscopiques de l'ion Dy3+ dans les différents matériaux monodopés (chapitre II) débute par la détermination théorique et expérimentale de laposition de tous les niveaux d'énergie. Elle se poursuit par la détermination des principaux paramètres utiles à l'estimation du rendement quantique des transitions optiques étudiées, et les spectres d'émission enregistrés entre 800 et 4300 nm sont enfin calibrés en sections efficaces. L'étude des dynamiques de fluorescence de ces mêmes cristaux (chapitre III) montre que l'utilisation d'un sensibilisateur Tm3+ ou Yb3+ est indispensable pour absorber l'énergie de pompage optique et pour espérer obtenir un fonctionnement laser de l'ion Dy3+ à 2. 8 ou à 4. 3 mu m.
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Andrieux, Emeline. "Réalisation d’un oscillateur paramétrique optique stabilisé en fréquence et accordable continûment sur 500ghz pour la spectroscopie infrarouge." Thesis, Paris, CNAM, 2011. http://www.theses.fr/2011CNAM0796/document.
Full textAbstract:
Nous avons développé un oscillateur paramétrique optique simplement résonant (SRO) basé sur un cristal non linéaire de niobate de lithium dopé 5%-MgO et périodiquement polarisé (ppMgCLN). Il est pompé à 1064 nm par une diode laser en cavité étendue balayable continûment de 1050 à 1070 nm injectant un amplificateur Yb-fibré de puissance 10 W. Il génère une onde idler comprise entre 3 et 4 µm et une onde signal entre 1450 et 1650 nm. La cavité SRO est asservie sur le pic de transmission d'une cavité Fabry-Perot de grande finesse. Nous avons alors pu démontrer un balayage mono-fréquence sans saut de mode de l'onde idler sur 500 GHz. Cette large accordabilité continue pourrait être utilisée pour la spectroscopie haute résolution multi-espèces dans le moyen infrarouge. Par ailleurs, nous avons revisité la théorie ondes planes du SRO, dont les solutions analytiques ont été données pour la première fois en 1969 par Kreuzer sous la forme d'une équation transcendante, en utilisant une méthode perturbative très puissante qui tient compte de la déplétion de la pompe. Nous avons pu ainsi déterminer les relations d'entrée-sortie du SRO sous la forme de relations explicites très simples, montrant que les puissances de sortie sont proportionnelles à la racine cubique de la puissance pompeWe developed a singly-resonant optical parametric oscillator (SRO) based on a nonlinear crystal of 5%-ppMgCLN congruent lithium niobate chip and pumped at 1064 nm by an extended cavity diode laser widely tuneable from 1050 to 1070 nm injecting a 10 W Yb-fiber amplifier. It generates an idler wave between 3 and 4 µm and a signal wave between 1450 and 1650 nm. The SRO cavity is stabilized to the top of a Fabry-Perot transmission fringe. We then demonstrated a mode-hop-free idler tuning range of 500 GHz. This broad continuous tunability could be used for multi-species high resolution spectroscopy in the mid-infrared. Moreover, we have revisited the plane waves SRO theory, whose analytical solutions were given for the first time in 1969 by Kreuzer in the form of a transcendental equation, using a very powerful perturbative method which takes into account the depletion of the pump. We were able to determine the input-output relations of SRO in the form of very simple explicit relationships, showing that the output powers are proportional to the cubic root of the pump power
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Girard, Véronique. "Spectroscopie d’absorption ultrasensible dans l’infrarouge des molécules d’intérêt astrophysique N2 et C2H2." Paris 11, 2007. http://www.theses.fr/2007PA112243.
Full textAbstract:
Cette thèse concerne le développement et l’exploitation d’une nouvelle méthode de spectroscopie infrarouge ultrasensible en phase gazeuse basée sur le couplage de la spectroscopie de Fourier résolue en temps (SFRT) et de la spectroscopie d’absorption intracavité laser (ICLAS). Ce couplage permet d'associer les avantages de ces deux techniques: grande sensibilité, limite de résolution Doppler et domaine spectral étendu. Une expérience ICLAS-SFRT basée sur un laser à solide Cr4+:YAG a été mise en place. En accordant l’émission de ce laser, il est possible de la placer à l’intérieur d’une fenêtre atmosphérique où l’absorption de l’eau dans l’air ambiant est moins importante. À ce jour, l’accordabilité a été obtenue sous vide entre 1,442 et 1,557 µm. L’azote et l’acétylène sont des molécules d’intérêt astrophysique puisqu’elles font partie de l’atmosphère de nombreuses planètes et satellites. Une expérience ICLAS-SFRT basée sur un laser à semi-conducteur à émission par la surface de type VCSEL a permis d’enregistrer entre 1,028 et 1,054 µm des spectres d’un plasma d’azote. Des raies de la bande (0 0) du système B 3Πg – A 3Σu+ de l’isotopologue 14N15N ont pu être rapportées pour la première fois, ainsi que des raies des bandes (4-5) et (5-6) du système B 3Πg – A 3Σu+ et (2-0) du système B' 3Σu- – B 3Πg de l’isotopologue 14N2. Ensuite, une expérience ICLAS-SFRT basée sur un laser à solide Cr2+:ZnSe a permis l’enregistrement de spectres d’acétylène entre 2,424 et 2,561 µm. Ceci représente l’extrême limite atteinte par ICLAS vers l’infrarouge. De plus, deux bandes froides ν1 + ν41 et ν3 + ν51 de l’isotopologue 12C13CH2 ont été attribuées pour la première foisThe work presented in this thesis concerns the development and application of a new method of high-resolution gas phase infrared spectroscopy based on the coupling of the time-resolved Fourier transform spectroscopy (TRFTS) and the intracavity laser absorption spectroscopy (ICLAS). This coupling allows combining the qualities of these two techniques: high sensitivity, Doppler-limited resolution and broad spectral domain. An ICLAS-TRFTS experience based on a Cr4+:YAG solid-state laser was set up. By tuning the laser emission, this one can be put inside an atmospheric window where the absorption by atmospheric water molecules is weaker. Currently, tunability has been acquired under vacuum between 1. 442 and 1. 557 µm. Nitrogen and acetylene are molecules of astrophysical interest since they are part of the atmosphere of numerous planets and satellites. Thanks to an ICLAS-TRFTS experience based on a VCSEL-type surface emitting semiconductor laser, spectra from nitrogen plasma have been recorded between 1. 028 and 1. 054 µm. Lines of the (0-0) band of the B 3Πg – A 3Σu+ system of the 14N15N isotopologue have been reported for the first time, as well as lines from (4-5) and (5-6) bands of the B 3Πg – A 3Σu+ system and (2-0) band of the B' 3Σu- – B 3Πg system of the 14N2 isotopologue. Then, thanks to an ICLAS-TRFTS experience based on Cr2+:ZnSe solid-state laser, acetylene spectra have been recorded between 2. 424 and 2. 561 µm. This represents the extreme limit reached by ICLAS towards the infrared domain. Besides, two cold bands ν1+ν41 and ν3+ν51 of the 12C13CH2 isotopologue have been reported for the first time
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Boudjaadar, Djamel. "Spectroscopies infrarouges laser et par T. F. Des espèces instables SiH et NH : détermination des constantes moléculaires de l'état électronique fondamental ³sigma⁻ de NH." Paris 11, 1985. http://www.theses.fr/1985PA112296.
Full textAbstract:
L’observation des spectres de vibration-rotation des radicaux SIH et NH a été possible grâce à la mise au point d’un dispositif expérimental spécifique destiné à la production et à l’analyse spectroscopique des espèces moléculaires instables. Ce dispositif, constitué d’un réacteur à plasma et de spectromètres, est décrit ainsi que les améliorations qui ont permis l’enregistrement sur un large domaine spectral de l’émission des espèces créées. Les transitions ∆v=1 de SIH et NH dans leurs niveaux électroniques respectifs 2∏ et 3∑-ont été observées pour chacun de ces radicaux de 2275 à3460 cm-1. Les niveaux les plus élevés se situent pour chaque espèce à environ la moitié de l’énergie de dissociation. L’interprétation des bandes de vibration-rotation de NH de1-0 à 5-4 réalisée dans le cadre de ce travail reproduit les données expérimentales avec la même précision que celle de leur mesure. Les bandes 2-1, 3-2, 4-3, 5-4 sont observées pour la première fois. Les constantes moléculaires des niveaux v= 0à5 sont déterminées par un calcul de moindres carrés non linéaire et permettent la prédiction précise d’environ 800 transitions avec un écart standard de 0,5 10-3cm-1. Cette quantité importante d’information dans l’état électronique fondamental du radical imine devrait être précieuse pour les études de sources astrophysiques et d’atmosphères ainsi que pour les diagnostics de plasmas divers en laboratoire.
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Golebiowski, Dariusz. "High resolution FTIR spectroscopy using a femto-OPO laser source and cavity enhanced absorption." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2015. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/221150.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, nous améliorons et utilisons le montage expérimental développé au laboratoire nommé femto/OPO-FT-CEAS. Ce montage combine une source laser femto/OPO, une cavité optique haute finesse et un interféromètre à transformée de Fourier. Il permet d'enregistrer des spectres sur un intervalle de 150 cm-1, avec un coefficient d'absorption minimal de 3x10-9 cm-1, à une résolution de 2x10-2 cm-1 et un temps d’acquisition de 2 heures. Un chemin d'absorption de 20 km a été obtenu dans une cellule de 145 cm. Différents miroirs à hauts indices de réflexion permettent d'accéder à deux gamme spectrales dans le domaine de l'infrarouge proche :6200-6700 cm-1 et 7700-8300 cm-1.Le montage femto/OPO-FT-CEAS a été utilisé afin d'enregistrer des spectres à température ambiante. La molécule OCS a été étudiée dans les gammes spectrales de 6200 à 6700 cm-1 et 7700 à 8300 cm-1. Les nouvelles données rovibrationnelles ont été intégrées au modèle global développé par le Prof. Fayt de l'université catholique de Louvain. Un échantillon de CO2 enrichi en oxygène 17 a également été étudié dans la gamme spectrale de 7700 à 8300 cm-1. Les données ont été traitées avec l'aide du Dr. Lyulin l'institut d'optique atmosphérique de Tomsk, Russie.Le montage femto/OPO-FT-CEAS a également été modifié pour enregistrer des spectres de molécules refroidies au sein d'un jet supersonique. Les molécules de N2O, C2H4 et H12C13CH en abondance isotopique naturelle ont été étudiées. Le montage permet de refroidir les molécules étudiées jusqu'à 10 K et un coefficient de 5x10-8 cm-1 a été obtenu. Ce montage a également permis d'enregistrer des spectres CEAS et CRDS de NH3 à des températures de 17 et 14 K respectivement. L'analyse des spectres aété réalisée avec l'aide des Profs. Fusina et Di Lonardo de l'Université de Bologne, Italie.Une cellule de 145 cm pouvant être refroidie à l'aide de réfrigérants liquides a également été développée en vue de remplacer une cellule à température ambiante de 77 cm utilisée dans le montage femto/OPO-FT-CEAS.Enfin, les montages FANTASIO+ et femto/OPO-FT-CEAS ont été utilisés afin afin d'enregistrer des spectres de HCOOH à température ambiante et à 10 K. Les données ont été traitées avec l'aide du Dr. Perrin de l'Université Paris-Créteil, France.Doctorat en Sciences
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Duplouy, Lucie. "Etude spectroscopique UV-vis et infrarouge de la photoséparation de charges de molécules adsorbées dans des matériaux zéolithiques de type MFI : cas de dérivés cyano-aromatiques et du trans-stilbène." Thesis, Lille 1, 2019. http://www.theses.fr/2019LIL1R066.
Full textAbstract:
L’environnement particulier au sein de la structure poreuse des zéolithes permet à ces matériaux de jouer le rôle de microréacteurs pour optimiser la photo-réactivité de molécules adsorbées. Dans ce contexte, nous reportons l’étude des mécanismes réactionnels intervenant après photo-ionisation du t-stilbène confiné dans des cristaux de zéolithes ZSM-5 de tailles et de morphologies différentes. Dans les micro- et nanocristaux de ZSM-5, le radical cation photoinduit évolue vers un complexe de transfert de charge (CTC) très stable, formé par l’éjection d’un électron et stabilisé par un processus de compartimentalisation. Dans les nanofeuillets, le radical cation est l’espèce stabilisée car l’électron éjecté ne peut être piégé suffisamment loin du radical cation pour permettre la formation du CTC. Enfin, dans des nanoéponges, le CTC n’est pas formé et la durée de vie du radial cation est réduite à quelques centaines de µs. Le cas de la formation d’espèce anionique a été étudié. Ainsi, dans des MZSM-5 aluminées (M = H+, Na+ et Cs+), la photo-excitation du 1,4-dicyanobenzène incorporé conduit à la formation d’un radical anion (RA) grâce au caractère donneur de la zéolithe alors que dans la silicalite-1, ne comportant pas d’aluminium, cette réaction n’a pas lieu. La spectroscopie UV-vis résolue à la nanoseconde a notamment permis de mettre en évidence le rôle clé de l’aluminium et l’influence du cation compensateur de charge sur la durée de vie du RA. Les énergies d’activation nécessaires à la recombinaison de l’électron du radical anion avec le trou électronique positif créé dans la zéolithe ont été déterminées et discutées. Enfin, les travaux réalisés sur l’étude des étapes primaires des processus de séparation de charges dans le cas de la molécule de 9,10-dicyanoanthracène (DCA) cristallisée en surface de zéolithes de type ZSM-5 par les techniques de comptage de photons (TCSPC) et de spectroscopie d’absorption IR femtoseconde ont montré la formation ultrarapide et quasi-simultanée de l’état excité singulet S1, d’un état de transfert de charge et de formes excimères dont la distribution dépend du polymorphisme du cristal de DCA sur la surface externe de la zéolithe. (Co-financement Région Hauts-de-France/Université de Lille)The particular environment within the porous structure of zeolites allows these materials to act as micro-reactors to optimize the photoreactivity of adsorbed molecules. In this context, we report the reaction mechanisms occurring after photoionization of t-stilbene confined into crystals of ZSM-5 zeolites of different sizes and morphologies. In the micro and nanocrystals of ZSM-5, the photoinduced cation radical evolves into a very stable charge transfer complex (CTC), formed by the ejection of an electron and stabilized by a compartmentalization process. In nanosheets, the cation radical is the stabilized species because the ejected electron cannot be trapped far enough from the cation radical to allow the formation of the CTC. Finally, in nanosponges, CTC is not formed and the lifetime of the radial cation is reduced to a few hundred µs. The case of anionic species formation was also studied. Thus, in aluminized MZSM-5s (M = H+, Na+ and Cs+), the photoexcitation of the incorporated 1,4-dicyanobenzene leads to the formation of an anion radical (RA) thanks to the zeolite donor character, whereas in silicalite-1, the Al-free MFI analogue, this reaction does not occur. In particular, nanosecond UV-vis spectroscopy highlighted the key role of aluminum and the influence of the charge-compensating cation on the lifetime of the RA. The activation energies required for the recombination of the electron of the anion radical with the positive electron hole created in the zeolite were determined and discussed. Finally, the work carried out on the study of the primary steps of charge separation processes in the case of the 9,10-dicyanoanthracene (DCA) molecule crystallized on the surface of ZSM-5 zeolites by photon counting (TCSPC) and femtosecond IR absorption spectroscopy techniques showed the ultrafast and quasi-simultaneous formation of the excited S1 singlet state, a state of charge transfer and excimer forms whose distribution depends on the polymorphism of the DCA crystal on the external surface of the zeolite. (Co-funding Region Hauts-de-France/Université de Lille)
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Simeni, Simeni Marien. "Quantum cascade laser absorption studies of nitric oxide production by nanosecond pulsed discharges in air and in combustible mixtures." Thesis, Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2015. http://www.theses.fr/2015ECAP0033/document.
Full textAbstract:
Les plasmas d’air à pression atmosphérique ont de nombreuses applications. Nous pouvons par exemple citer les applications biomédicales, le traitement des matériaux, la bio-décontamination environnementale et la combustion assistée par plasma. La polyvalence des décharges plasma résulte de leur capacité à produire des densités élevées d’espèces actives, sans toutefois chauffer substantiellement le gaz. Les décharges nanosecondes répétitivement pulsées (NRP) ont particulièrement reçu une grande attention en raison de leur capacité à produire des densités électroniques élevées, qui conduisent à la création de fortes densités d’espèces actives telles que l’oxygène atomique (O). Par ailleurs, des mesures de spectroscopie d’émission ont montré que des états excités du monoxyde d’azote (NO) sont produits par les décharges NRP opérant dans l’air ou dans des mélanges combustibles. Bien que les décharges NRP aient déjà fait l’objet de plusieurs investigations, les mécanismes cinétiques conduisant à la production de NO sont toujours incertains. C’est la motivation première des travaux menés dans le cadre de cette thèse. En outre, les décharges NRP se sont avérées produire une grande quantité d’oxygène d’atomique, espèce de grande importance pour la combustion assistée par plasma. Il a été en particulier démontré que grâce à la production élevée d’espèces actives, les décharges NRP peuvent stabiliser efficacement des flammes pauvres, à pression atmosphérique. Cependant la production de NO par les décharges NRP et les flammes stabilisées à l’aide des décharges NRP reste à étudier. Cela constitue le second objectif de cette thèse. Les mesures in-situ de densités absolues de NO dans les décharges plasmas et/ou en combustion sont très difficiles. Les techniques de fluorescence telle que la fluorescence induite par laser (LIF) nécessitent de complexes méthodes de calibration. Ces techniques requièrent également la connaissance des taux de quenching des états excités (en particulier à pression atmosphérique). Or ces taux de quenching sont très fortement dépendants de la température, de la nature des espèces en présence et de leur densité, et peuvent donc énormément différer entre un plasma opérant dans l’air et en combustion. D’autres techniques telles que l’utilisation des sondes à chimiluminescence sont tout aussi sujettes aux problèmes de calibration et de quenching des états excités tandis que les mesures ex-situ à l’aide d’analyseurs à gaz réalisant de l’absorption dans l’UV et l’IR peuvent conduire à des erreurs, surtout lorsqu’il s’agit de mesurer des radicaux. Dans cette étude, nous avons développé la spectroscopie d’absorption par laser à cascade quantique (QCLAS), pour des mesures in-situ de densités de NO dans l’air et en combustion. Cette technique permet de surmonter les difficultés des autres méthodes par utilisation d’une spectroscopie rotationnelle-vibrationnelle de haute résolution spectrale (10-3 cm-1). La QCLAS a les avantages d’être spectralement sélective, d’avoir une grande sensibilité et de ne pas nécessiter de calibration. Deux dispositifs expérimentaux ont été développés pour mesurer des densités de NO et des températures (1) dans une décharge NRP dans l’air, avec une résolution spatiale de 300-µm, et (2) en aval de la décharge NRP opérant dans l’air et dans des flammes méthane/air assistée par plasma, par utilisation d’une cellule multi-passages. [...]Atmospheric pressure plasmas have numerous potential applications. These applications include for instance biomedicine, material processing, environmental biodecontamination and plasma-assisted combustion. The versatility of plasma discharges results from their ability to produce high quantities of active species without increasing the temperature of the gas appreciably. Nanosecond Repetitively Pulsed discharges (NRP) have received great attention owing to their capacity to generate high electron densities, which lead to the creation of a high density of active species such as atomic oxygen. Optical Emission Spectroscopy (OES) showed that excited nitric oxide (NO) was released by NRP discharges in air or in air/fuel mixtures.Although NRP discharges have already been the object of several investigations, the kinetic mechanisms of NO production by NRP discharges at atmospheric pressure remain somewhat unclear. This is one of the motivations for the investigations conducted in this thesis. In addition, NRP discharges were found to produce large amounts of atomic oxygen, which is of great interest for applications such as plasma-assisted combustion. It was shown in particular that thanks to this high production of active species, NRP discharges can effectively stabilize lean flames at atmospheric pressure. However, the production of NO in NRP discharges and in plasma-stabilized flames remains to be investigated. This is the second purpose of this thesis.Absolute and in-situ NO density measurements in atmospheric pressure plasma or/and flame environments are very challenging. Fluorescence-based techniques such as Laser Induced Fluorescence (LIF) require complex calibration methods. These techniques also require the knowledge of the quenching rates of the excited states (particularly at atmospheric pressure), which strongly depend on the temperature, density and nature of the species and can be very different for plasma or/and flame environments. Other techniques, such as chemiluminescence probe sampling also have quenching and calibration issues, and ex-situ UV and IR absorption-based gas analyzers can lead to errors, in particular for radicals.In this study, we developed Quantum Cascade Laser Absorption Spectroscopy (QCLAS) for in-situ nitric oxide absolute density measurements in open-air and in combustion environments. This technique overcomes the difficulties of the previous ones by using high-resolution (10-3 cm-1) rotational-vibrational absorption spectroscopy. This technique presents the advantages of high spectral selectivity, no calibration requirement, and high sensitivity. Two experimental setups were developed to measure NO densities and temperature, (1) within a NRP discharge in air, with 300-µm spatial resolution, and (2) downstream of NRP discharges in air and in plasma-assisted methane/air flames, using multi pass cell. [...]
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Salhi, Abdelmajid. "Elaboration par EJM de diodes laser à base de GaSb pour des applications de puissance et de spectroscopie dans le moyen infrarouge." Montpellier 2, 2004. http://www.theses.fr/2004MON20073.
Full text
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PERMOGOROV, DMITRI. "Spectroscopie intracavite laser des transitions harmoniques du methane, silane, germane et de leurs derives deuteres dans les domaines visible et proche infrarouge." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1996. http://www.theses.fr/1996GRE10074.
Full textAbstract:
Nos resultats experimentaux concernant la spectroscopie d'absorption intracavite laser (iclas) de petites molecules polyatomiques dans les domaines visible et proche infrarouge ont mis en evidence certaines caracteristiques propres d'etats vibrationnels tres excites de ces molecules. Les spectres iclas des transitions harmoniques v=6, 7, 8 de silane, des trois isotopomeres les plus abondants du germane naturel et de ses derives deuteres ont ete obtenus a haute resolution. L'hamiltonien du modele local decrit dans cette these ne dependant que de trois parametres effectifs independants de la variete isotopique (d, a and f#r#r'), a permis de rendre compte de facon globale de toutes les origines de bandes d'elongation connues (dans les domaines infrarouge et visible) des cinq isotopomeres du germane avec un seul jeu de parametres. Pour le silane, les parametres de l'hamiltonien effectif ont ete determines en utilisant un seul isotopomere. En supposant que les parametres de l'hamiltonien effectif sont les memes pour les derives deuteres du silane et du germane, nous avons calcule ces transitions harmoniques d'elongation avec les intensites relatives. Le spectre iclas de trideuteromethane a ete enregistre a haute resolution de facon systematique de 11000 a 18500 cm#-#1. L'ensemble de 36 bandes observees par tfir et iclas nous a permis de determiner les constantes anharmoniques et les constantes de rotation-vibration relatives aux differents modes de vibration. De l'analyse des bandes correspondant uniquement aux modes vibrationnels d'elongation c-h et c-d, nous avons pu determiner les parametres de l'hamiltonien local associe au trideuteromethane. La combinaison de la haute sensibilite de la technique iclas et du refroidissement rotationnel dans le jet supersonique nous permet d'atteindre une longueur equivalente d'absorption de l'ordre de quelques dizaines de kilometres a travers des molecules refroidies rotationnellement a 10 - 20 k. Nous avons etudie le spectre du methane correspondant a la troisieme transition harmonique d'elongation pour les differentes temperatures rotationnelles