Tesi: "Spectroscopie de déplétion de piège"

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Duverger, Romain. "Métrologie de champs électromagnétiques RF par spectroscopie de déplétion de piège à partir d'atomes froids de Rydberg". Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2024. http://www.theses.fr/2024UPASP154.

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Abstract (sommario):

Les atomes de Rydberg sont des atomes portés dans un état de grand nombre quantique principal, et dont l'électron de valence orbite très loin du noyau. Cet éloignement confère aux atomes de Rydberg des propriétés hors-normes par rapport aux atomes ordinaires, grâce auxquelles ils sont devenus le cœur de nombreux développements et applications de la physique quantique expérimentale moderne. En particulier, ils possèdent des transitions dans les domaines radiofréquence (RF) et terahertz (THz) avec de très grands éléments de matrice, qui les rendent extrêmement sensibles aux champs électromagnétiques dans ces domaines de fréquences. Cela a conduit il y a une dizaine d'années à l'émergence une nouvelle technologie de capteurs de champs RF et THz, dans lesquels l'amplitude du champ est mesurée en faisant la spectroscopie, avec un signal de transparence électromagnétiquement induite, du doublet Autler-Townes induit par l'interaction entre le champ et les états de Rydberg des atomes d'une vapeur chaude. De tels capteurs offrent plusieurs avantages intéressants par rapport aux antennes classiques, parmi lesquels une meilleure sensibilité, une plus large gamme de fréquences accessibles, une taille indépendante de la fréquence du champ mesuré, un besoin en calibration fortement réduit, et la possibilité de mesurer en plus de l'amplitude la phase et la polarisation. Tous ces avantages font des capteurs à base d'atomes de Rydberg de très bons candidats pour des applications de type télécommunications, radar, spatial, etc. Actuellement, ces capteurs font l'objet d'une multitude de travaux et d'évolutions visant à améliorer leurs performances en termes de sensibilité, d'exactitude, de bande passante de mesure, ou de résolution spatiale. L'usage d'atomes froids au lieu de vapeurs chaudes constitue pour cela une piste prometteuse, d'une part en raison de leur meilleure cohérence et de leur effet Doppler fortement réduit, et d'autre part car ils se prêtent à d'autres formes de spectroscopie potentiellement plus robustes sur certains aspects. La présente thèse porte sur l'étude expérimentale d'une nouvelle approche pour la métrologie de champs RF avec des atomes de Rydberg froids, basée sur la spectroscopie de déplétion de piège. Elle consiste à faire interagir avec le champ RF un ensemble d'atomes de ⁸⁷Rb refroidis et confinés dans un piège magnéto-optique, et à sonder le doublet Autler-Townes induit par le champ à l'aide d'un effet de déplétion du piège. Le mécanisme responsable des pertes est l'ionisation des atomes sous l'action du rayonnement de corps noir ambiant. Cette étude s'est appuyée sur la réalisation complète d'un dispositif expérimental permettant de mettre en œuvre la spectroscopie de déplétion. Malgré une faible bande passante de mesure, la méthode proposée ici a démontré une linéarité inférieure à 2%, une sensibilité de l'ordre de 250 µV/cm/Hz1/2, ainsi qu'une absence de dérives sur plusieurs heures d'intégration avec une résolution de l'ordre de 5 µV/cm. Elle offre également une plus grande simplicité de mise en œuvre que d'autres approches utilisant des atomes froids, et permet en principe de déterminer à la fois la fréquence et l'amplitude du champ. Dans ce manuscrit, nous décrirons le principe, le montage et la mise en œuvre de notre dispositif expérimental, nous présenterons les résultats des mesures effectuées grâce à lui, puis nous en analyserons les performances métrologiques, les avantages et les limites
Rydberg atoms are atoms excited to states with a very high principal quantum number, where the valence electron orbits very far from the nucleus. This large distance imparts exceptional properties to Rydberg atoms compared to ordinary atoms, which has made them central to many developments and applications of modern experimental quantum physics. In particular, they exhibit transitions in the radiofrequency (RF) and terahertz (THz) domains with very large dipole matrix elements, making them extremely sensitive to electromagnetic fields in these frequency domains. This has led over the last ten years to the emergence of a new technology of RF and THz field sensors, where the amplitude of the field is measured by performing electromagnetically induced transparency spectroscopy of the Autler-Townes doublet induced by the interaction between the field and Rydberg states of atoms in a thermal vapor. Such sensors offer several advantages over classic antennas, including a greater sensitivity, a wider frequency range, a size independent from the frequency of the measured field, a significantly reduced need for calibration, and the ability to measure, in addition to the amplitude, the phase and the polarization. All these benefits make Rydberg atoms-based RF field sensors excellent candidates for applications in telecommunications, radar systems, and the space sector. Currently, these sensors are the subject to numerous works aiming at improving their performance in terms of sensitivity, accuracy, measurement bandwidth or spatial resolution. The use of cold atoms instead of thermal vapors represents a promising avenue in these goals, due to their better coherence and strongly reduced Doppler effect. Additionally, cold atoms are suitable for other forms of spectroscopy that are potentially more robust in certain aspects. This thesis focuses on the experimental study of a new approach for RF field sensing using cold Rydberg atoms, based on trap-loss spectroscopy. It consists in making the RF field interact with a set of ⁸⁷Rb atoms cooled and confined in a magneto-optical trap, and in probing the Autler-Townes doublet created by the field through a trap depletion effect. The mechanism responsible for the losses is the ionization of the atoms under the action of background blackbody radiation. This study involved the development of an entire experimental setup to perform trap-loss spectroscopy. Despite a low measurement bandwidth, the method proposed here has demonstrated a deviation from linearity of less than 2%, a sensitivity of the order of 250 µV/cm/Hz1/2, as well as an absence of drifts over several hours of measurement, with a resolution of the order of 5 µV/cm. Moreover, this method is easier to implement than other approaches involving cold atoms, and theoretically allows for determining both the amplitude and the frequency of the field. In this manuscript, we will describe the principle, setup and implementation of our experimental apparatus, present the results of the measurement performed with it, and then analyze its metrological performance, advantages and limitations

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Bossennec, Jean-Luc. "Spectroscopie des transitions 6S-8P caesium transitions à 389 nm dans un piège magnéto-optique". Paris 13, 2000. http://www.theses.fr/2000PA132032.

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vanhaecke, nicolas. "Molécules froides: formation, piégeage et spectroscopie. -Accumulation de dimères de césium dans un piège quadrupolaire magnétique. -Spectroscopie par frustration de photoassociation". Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00004296.

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Abstract (sommario):

Cette thèse traite de l'étude des molécules froides formées via la technique de photoassociation d'atomes froids. Cette étude porte sur la manipulation des degrés de libertés externes de la molécules, et sur l'étude des interactions internes à la molécule Cs2.

Un piège quadrupolaire magnétique de 2.10^5 molécules Cs2 froides a été réalisé. Le temps de vie du piège moléculaire est de 600ms, limité par les collisions avec le gaz chaud résiduel. Les molécules piégées ont été caractérisées, ce qui a permis de déterminer la température du nuage de molécules piégé, de l'ordre de 35uK. La mise en place d'un piège dipolaire, réalisé au moyen d'un laser CO2 focalisé est également décrit.

D'autre part, une spectroscopie de photoassociation à deux photons a été réalisée. Elle a permis l'étude originale des formes de raies de cette spectroscopie, présentant de typiques profils de Fano. Grâce à la connaissance précise de ces formes de raies, plus d'une centaine d'énergies de niveaux vibrationnellement très excités de la molécules de Cs2 sont mesurés, avec une précision de l'ordre de 10MHz. Lors de l'interprétation théorique, l'énorme structure hyperfine de l'atome de césium implique la résolution d'équation de Schrödinger couplées pour des distances internucléaires supérieures à 15a0. Un modèle théorique asymptotique est donc utilisé pour ajuster les paramètres moléculaires des potentiels fondamentaux de la molécules de Cs2.
Les ajustements de ces paramètres se font au moyen d'algorithmes évolutionnaires et déterministes et sont suivis d'une étude statistique approfondie. On détermine ainsi le coefficient de Van der Waals avec une excellente précision, ainsi que pour la première fois l'amplitude de l'interaction d'échange de manière expérimentale.

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Vallette, Alexandre. "Dynamique d'ions multichargés dans un piège électrostatique". Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00605746.

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Abstract (sommario):

Cette thèse a pour objectif de comprendre la dynamique des ions piégés dans un EIBT (Electrostatic Ion Beam Trap). J'ai commencé par mettre au point une méthode de calcul basée sur des transformations conformes pour obtenir une formule analytique du potentiel dans ce type de piège. Grâce à cette expression, on peut écrire les équations du mouvement, démontrant la parenté de l'EIBT et du piège de Paul. Ce parallèle permet, en utilisant la théorie de Floquet, de prédire les zones de stabilité du piège et le spectre du mouvement radial. J'ai pu vérifier ces prédictions avec des ions Ne$^{5+}$ produits par la source SIMPA. En prenant en compte les termes non-linéaires du mouvement, j'ai pu démontrer la présence de chaos pour certains paramètres de fonctionnement, ce qui a permis de mieux comprendre les signaux de détection. Finalement, en utilisant le même formalisme, un modèle simple du phénomène de synchronisation des ions dans ce type de piège a pu être proposé et a donné des premières prédictions en accord avec les expériences.\par La compréhension de la dynamique permet de nombreuses applications intéres\-santes dans des domaines variés. En physique atomique, l'EIBT permet de mesurer des durées de vie d'états métastables. En biologie et en médecine, ce piège peut être considéré comme un spectromètre de masse ayant une gamme en masse infinie. Enfin, pour des expériences de métrologie, il semble possible de refroidir le mouvement transverse par refroidissement résistif ou évaporatif.

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Benramdhane, Sheima. "Caractérisation de l’impact du vieillissement des différentes fonctionnalités d’un piège à NOx Diesel". Caen, 2011. http://www.theses.fr/2011CAEN2012.

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Abstract (sommario):

Cette thèse a pour objectif de caractériser et comprendre l'impact du vieillissement sur l'évolution de l'efficacité des différentes fonctionnalités d'un piège à NOx. L'approche repose sur l'étude d’un catalyseur commercial en associant la caractérisation sur banc gaz synthétique des fonctionnalités du piège à NOx à l'état frais et après différentes conditions de vieillissement, la mise en œuvre d'analyses physico-chimiques, ainsi que la réalisation d'essais FTIR en conditions in-situ et operando. Après vieillissement thermique, la fonction de stockage des NOx est impactée par deux facteurs principaux : le frittage du platine, et celui du support oxyde. Le frittage du platine a plusieurs effets : il diminue le pouvoir oxydant du système (donc la quantité de NO2 formé, intermédiaire essentiel dans la formation des nitrates) et change l'interface Pt/Ba qui est essentielle au stockage des NOx par le mécanisme de spillover. L’impact thermique sur le support diminue la quantité des sites de stockage disponibles. Après un empoisonnement par le soufre, les sites de stockage sont impactés en surface et dans le cœur du matériau. Les sulfates se coordinent sur tous les constituants du piège à NOx en occupant tous les sites disponibles et les nitrates ne parviennent pas à les déplacer, comme le montrent les essais réalisés en FTIR Operando. Lors de la régénération à 600 °C, nous pouvons remarquer le passage des sulfates de cœur en surface, ce qui constitue une régénération partielle du piège à NOx, insuffisante pour en rétablir les fonctionnalités
This thesis aims to characterize and understand the impact of aging on the evolution of different functionalities of a NOx trap catalyst. The approach is based on the study of a commercial catalyst characterization by combining synthetic gas bench reactivity study of the NOx trap in the fresh state and after different aging conditions, physical and chemical analyses and in-situ and operando FTIR tests. After thermal aging, the NOx storage function is affected by two main factors: platinum and support sintering. Pt sintering has several effects: it decreases the oxidizing power of the system (lowering therefore the NO2 yield, main intermediate in the nitrate formation) and it changes the Pt/Ba interface, which is essential for NOx storage by the spillover mechanism. Both surface and bulk NOx storage sites are impacted by sulfur poisoning. Sulfates are coordinated on all available material sites and are too stable to be removed by nitrates, as shown by Operando FTIR. During regeneration at 600 °C, we can observe that bulk sulfates diffuse back to the surface, only partially regenerating the trapping sites. That is not enough to recover the storage functionalities

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Gerbier, Fabrice. "Condensats de Bose-Einstein dans un piège anisotrope". Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00003589.

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Abstract (sommario):

Dans ce mémoire, nous présentons trois études effectuées sur un condensat de Bose-Einstein dans un piège très anisotrope. Nous nous intéressons en premier lieu au comportement du nuage thermique à des température proches de la température critique. Nous mettons en particulier en évidence un décalage de la température critique et une réduction de la fraction condensée dûs aux interactions, en bon accord avec une description de type Hartree-Fock du nuage mixte. Dans une seconde partie, nous étudions théoriquement et expérimentalement le taux d'extraction et le mode spatial d'un laser à atomes extrait du condensat par un coupleur radio-fréquence. Nous concluons que les interactions sont en grande partie responsables de la divergence observée. Enfin, nous consacrons un part importante de ce mémoire à l'étude des fluctuations de phase dans un (quasi-)condensat très allongé, étude basée sur la mesure de la distribution en impulsion par spectroscopie de Bragg. Nous mettons en évidence que la distribution en impulsion devient Lorentzienne en présence de fluctuations de phase importantes. Nos mesures de la largeur en impulsion, et l'observation de fluctuations de densité fortement réduites par rapport à une distribution thermique "ordinaire", confirment la validité de l'approche de Bogoliubov pour décrire les quasi-condensats en dimensionnalité réduite.

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Senem, Kilic. "Le problème coulombien à trois corps : états liés, résonances et intéraction avec la lumière; vers la spectroscopie de H2+". Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011439.

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Abstract (sommario):

Nous rappelons les propriétés de symétrie du problème Coulombien à trois corps. Combinées à un choix pertinent de variables d'espace et de fonctions de base, elles permettent d'écrire l'Hamiltonien effectif du problème sous la forme d'une matrice bande qui peut être diagonalisée numériquement avec efficacité. Nous avons appliqué ces calculs aux ions moléculaires H2+ et HD+, mais aussi aux ions moléculaires exotiques de type mupp. A partir des fonctions d'onde, nous avons calculé les spectres de photodissociation de H2+, étendu le calcul des taux de transition à deux photons au cas de HD+, et déterminer les durées de vie radiatives et Coulombiennes des résonances des ions exotiques.

Nous présentons l'expérience, actuellement en cours de construction, de spectroscopie à deux photons sans effet Doppler dans l'ion H2+. Nous piégeons et sélectionnons les ions dans le niveau fondamental. La transition vers le premier état excité est en cours de réalisation. Dans l'objectif de déterminer le rapport de la masse du proton à la masse de l'électron nous montrons que la spectroscopie de l'ion HD+ est plus favorable. Ce résultat sera expérimentalement valorisé à l'avenir.

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Zerega, Yves. "Méthode de détection sélective en masse par mesure des fréquences du mouvement d'ions créés extèrieurement puis confinés dans un piège quadripolaire R. F". Aix-Marseille 1, 1992. http://www.theses.fr/1992AIX11029.

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Abstract (sommario):

Nous presentons une nouvelle technique de spectrometrie de masse par transformee de fourier utilisant un piege quadripolaire radiofrequence. Les ions sont crees a l'exterieur du piege par echange de charge entre molecules et atomes de rydberg, puis y sont introduits et ralentis uniquement par champs electriques. Le confinement est realise dans les conditions suivantes: le piege fonctionne sur un point de confinement optimum: la charge d'espace est nulle car, statistiquement, moins d'un ion est confine par experience; la pression actuelle dans le piege permet d'assurer un temps de coherence du signal de quelques dizaines de millisecondes. Apres son sejour dans la trappe, l'ion est ejecte par une commande synchrone avec le champ de confinement. Pour differents temps de confinement et un grand nombre d'experiences, nous etablissons l'histogramme des temps de vol de l'ion de sa position dans la trappe au moment de l'ejection jusqu'au detecteur. Le signal d'ions, en fonction du temps de confinement, est reconstitue pour differents temps de vol. Ce signal contient les informations frequentielles du mouvement des ions qui permettent, a partir des parametres experimentaux, de remonter a la valeur du rapport masse sur charge des ions confines. Les resultats actuels, sur les ions isotopiques xe#+ et les ions metastables sf#6#, sont tres prometteurs: nous pouvons mesurer deux masses separees de moins d'une u. M. A. Avec un pouvoir de resolution massique d'environ 500 pour la masse 146. De plus, le rapport signal sur bruit du spectre est d'environ 4 pour un ion. Les calculs montrent que les limites n'ont pas encore ete atteintes par le dispositif experimental actuel. Apres amelioration, nous envisageons son utilisation pour l'etude de reactions binaires, en spectrometrie de masse a haute resolution et pour la detection de traces

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Macaleese, Luke. "Spectroscopie Infrarouge d'Intermédiaires Réactionnels Organométalliques". Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00180742.

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Abstract (sommario):

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.

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Kilic, Senem. "Le problème coulombien à trois corps : états liés, résonances et interaction avec la lumière vers la spectroscopie vibrationnelle dans H2+". Paris 6, 2005. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011439.

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Bielsa, Franck. "Spectroscopie vibrationnelle à deux photons de l'ion H2+ : développement d'une source laser à 9.166 microns". Paris 6, 2007. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00199877.

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Abstract (sommario):

La détermination du rapport de la masse du proton à celle de l'électron via la spectroscopie rovibrationnelle de H2+ nécessite une détermination théorique et expérimentale des fréquences de transition avec une incertitude de l'ordre de 1 kHz. Les calculs de corrections radiatives et relativistes les plus précis atteignent aujourd'hui une incertitude de quelques dizaines de kHz, ce qui rend possible une expérience de spectroscopie haute résolution. Le dispositif expérimental que nous avons mis en place s'articule autour de deux axes. Le premier est le dispositif de préparation des ions et de détection de la transition vibrationnelle. Celui-ci se base sur la photodissociation sélective des ions H2+ confinés dans un piège de Paul hyperbolique. Le deuxième est une source laser accordable autour de 9. 2 microns, spectralement étroite (au niveau du kHz) et stable, émettant 50 mW en régime continu. Cette source nous a permis de réaliser la spectroscopie haute résolution de l'acide formique.

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Minaya, Ramirez Enrique. "Un nouveau piège à ions circulaire pour la spectrométrie de masse et la structure nucléaire". Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00421111.

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Abstract (sommario):

La détermination de la masse nucléaire permet d'accéder à l'énergie de liaison donc au bilan de toutes les forces agissant dans le noyau. L'exploration de la structure nucléaire requiert la mesure des masses loin de la stabilité. Néanmoins la production des ions radioactifs est peu sélective et l'ion d'intérêt est souvent noyé dans un fond de contaminants isobariques. Ces dernières années, l'utilisation des pièges à ions linéaires et du refroidissement par gaz tampon a été fortement développée permettant la mesure de masse des noyaux exotiques avec une grande précision. Cette thèse porte sur le développement innovant d'un piège de Paul circulaire, "le cirque d'ions". Sa géométrie lui permet de confiner les ions sur un grand nombre de tours. Ainsi, ils peuvent être refroidis avec une pression de gaz tampon de l'ordre de 10-4 mbar. Par ailleurs, il est capable de trier en masse les ions piégés et refroidis avec un pouvoir de résolution suffisant pour séparer des isobares. Nous avons réalisé et testé le premier prototype de ce spectromètre à Orsay. Cette thèse étudie également les prédictions des masses par les différents modèles théoriques, en les comparant avec l'approche microscopique HFB-17. Actuellement, la masse des noyaux très exotiques peut seulement être prédite. L'étude de l'énergie de séparation de deux neutrons avec HFB-17 met en évidence des zones d'instabilité numérique. Afin de l'améliorer, nous avons apporté une correction aux énergies de déformation calculées par ce modèle, en utilisant comme référence les masses des chaînes isotopiques 143-146Xe et 223-229Rn que nous avons mesurées avec le spectromètre ISOLTRAP au CERN.

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Courrier, Benoît. "Caractérisation par spectrométrie de masse des molécules neutres induites par ablation laser". Metz, 2000. http://www.theses.fr/2000METZ057S.

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L'identification des molécules neutres émises lors de l'interaction laser matières de matériaux est l'un des axes de recherches développé par le laboratoire de spectrométrie de masse et de chimie laser. Les premiers travaux de caractérisation des molécules neutres émises lors de l'ablation laser ont été réalisés lors de la mise au point d'un couplage d'une enceinte d'ablation laser et d'un spectrométre de masse quadripolaire via une chromatographie en phase gazeuse (GC/MS). Les résultats issues de la pyrolyse laser ont tout d'abords été comparé à ceux obtenus par pyrolyse thermique GC/MS. Ils ont mis en évidence l'importance de l'irradiance lors de l'ablation laser, la formation d'agrégats et des mécanismes de décarboxylation des acides organiques utilisés comme matrices MALDI. L'objet de notre étude a donc été de mettre au point et de réaliser un dispositif d'identification des molécules neutres émises lors de l'ablation laser en augmentant notamment la sensibilité de la détection. Pour cela, nous avons suppriméla chromatographie en phase gazeuse et nous avons utilisé un spectromètre de masse, plus sensible que le précédent, et utilisant plusieurs modes d'ionisation (par impact électronique EI et par ionisation chimique CI). La comparaison des résultats obtenus par les deux modes d'ionisation EI et CI permet d'identifier les molécules neutres émises. Ce travail se décompose en deux parties : la première partie confidentielle est relative à la présentation et au développement du dispositif mis au point ; la seconde partie est consacrée d'une part, à l'étude de l'ablation laser des polymères synthétiques et d'autre part, à l'ablation laser des composés organiques utilisés comme matrices lors du mécanismes MALDI afin d'étudier la nature des molécules neutres émises lors de l'interaction laser-matrices
Identification of neutral molecules emitted during laser materials interaction is one of the research axes developed by the Laboratoire de Spectrométrie de masse et chimie laser (LSMCL). Characterization of neutral molecules emitted during laser ablation was achived by developing a laser ablation/quadripolar mass spectrometer coupling system via gazeous chromatrography (GC/MS). The laser pyrolisis results were compared firstly those obtained by thermal pyrolisis GC/MS. They showed the strong dependance of power, the formation of aggregates and the mecanisms of decarboxylation for organic acids used as MALDI matrix. Due the introduction mode of neutral species into the chromatographic column, they was a weak sensitivity more especially for low density. The purpose of our studies was to develop and to carry out a device for identification of the neutral molecules emitted during laser ablation by increasing the detection sensitivity. Gazeous chromatography was removed and we replaced a mass spectrometer. This one is more sensitive than the GC/MS because several ionization modes can be used (electron impact EI and chemical ionization CI). When thesis is devided in two parts : the first one is confidential and will relate the presentation and the development of the device ; the second part is be devoted on the one hand, to the studied of the laser ablation of synthetic polymers and on the other hand, to the laser ablation of organic compounds used as MALDI matrix, in order to identify neutral molecules emitted

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Bielsa, Franck. "Spectroscopie vibrationnelle à deux photons de l'ion H2+: développement d'une source laser à 9,166µm". Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00199877.

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Abstract (sommario):

La détermination du rapport de la masse du proton à celle de l'électron via la spectroscopie rovibrationnelle de H2+ nécessite une détermination théorique et expérimentale des fréquences de transition avec une incertitude de l'ordre de 1 kHz. Les calculs de corrections radiatives et relativistes les plus précis atteignent aujourd'hui une incertitude de quelques dizaines de kHz, ce qui rend possible une expérience de spectroscopie haute résolution. Le dispositif expérimental que nous avons mis en place s'articule autour de deux axes. Le premier est le dispositif de préparation des ions et de détection de la transition vibrationnelle. Celui-ci se base sur la photodissociation sélective des ions H2+ confinés dans un piège de Paul hyperbolique. Le deuxième est une source laser accordable autour de 9.2 microns, spectralement étroite (au niveau du kHz) et stable, émettant 50 mW en régime continu. Cette source nous a permis de réaliser la spectroscopie haute résolution de l'acide formique.

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Lahougue, Arnaud. "Étude de nouveaux systèmes catalytiques de type piège à NOx à base de terres rares : contribution à l’élaboration d’un catalyseur NOx-Trap via la spectroscopie IRTF Operando". Caen, 2008. http://www.theses.fr/2008CAEN2002.

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Abstract (sommario):

Cette étude trouve son application dans la catalyse de dépollution automobile, et plus précisément dans l’élimination des oxydes d’azote présents dans les échappements Diesel. L’objectif de ces travaux est de mettre au point des catalyseurs pièges à NOx, alternatifs aux matériaux couramment employés à base d’alcalins ou d’alcalino-terreux et présentant des problèmes de régénération, puis de comprendre les mécanismes réactionnels intervenant. Suite à des études structurales et superficielles, les propriétés essentielles, ainsi que les éléments pouvant répondre à ces attentes ont été identifiés. Ainsi, de nouvelles formulations à base de terres rares ont été envisagées. Ces matériaux ont ensuite été testés en simulant les conditions réelles de fonctionnement (étude Operando). Le point fort de notre méthode d’investigation réside dans la possibilité d’analyser simultanément les espèces formées sur le matériau (par IR) et celles présentes en phase gaz (par SM et IR), au cours de cycles alternés inhérents au procédé NOx-Trap. Des résultats très intéressants ont été obtenus sur un catalyseur à base de cérine-zircone dopé en Pr (Pt/Ce0,59 Zr0,34 Pr0,07 O2). Sa plus forte mobilité en oxygène, associée à une basicité élevée mais inférieure aux adsorbants tels que Ba ou K, lui permet d’améliorer son efficacité en stockage des NOx à basse température, tout en restant actif à haute température, et de favoriser le déstockage des nitrates et des sulfates sous flux réducteur. En modulant les propriétés de ces catalyseurs, nous sommes alors arrivés à une formulation pouvant répondre aux exigences du procédé NOx-Trap
This study finds its application in exhaust gas post treatment catalysis, and more precisely in the nitrogen oxide abatement from Diesel exhausts. The aim of this work is to elaborate alternative NOx-Trap catalysts to those currently used, based on alkalines and alkaline-earths which present regeneration problems, and to understand reaction mechanisms. Following structural and surface studies, essential properties and elements able to answer these expectancies were identified. Then, new formulations containing rare earths were considered. These materials were then tested, simulating real working conditions (operando studies). Our experimental device allows simultaneously to analyse surface species (by IR) and the corresponding gas phase (by MS and IR) during alternate cycles simulating NOx-Trap process. Very interesting results were obtained on a ceria-zirconia catalyst domed by praseodymium (Pt/Ce0,59 Zr0,34 Pr0,07 O2). Its higher oxygen mobility and weaker basicity than others adsorbents as Ba or K, improve its storage efficiencies at low temperature, remaining active at high temperature, and allow nitrates and sulphates destorage under reducing flow. By modulating properties of these catalysts, we have therefore developed a material able to fulfill the requirements of NOx-Trap process

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Kamsap, Marius Romuald. "Horloge micro-onde à ions : analyse et transport d'un nuage d'ions dans un piège à plusieurs zones". Thesis, Aix-Marseille, 2015. http://www.theses.fr/2015AIXM4781/document.

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Abstract (sommario):

Cette thèse a été effectuée dans le cadre d'un projet qui vise à explorer les facteurs limitants des performances d'une horloge à ions dans le domaine des fréquences micro-onde. Ce travail repose sur l'observation et la manipulation d'un grand nuage d'ions dans des potentiels de géométries différentes. Le but est l'analyse et le transport d'un grand nuage pouvant dépasser 10^6 ions dans un piège radio-fréquence linéaire à plusieurs zones. Notre groupe à construit un piège à trois zones destiné au piégeage d'ions calcium: deux parties quadrupolaires et une partie octupolaire montées en ligne. Les ions sont créés dans la première partie quadrupolaire et refroidis par laser le long de l'axe du piège. Nous avons d'abord étudié la création d'un grand nuage. La limite actuelle des paramètres du système permet de confiner et détecter des nuages de taille maximale 1,2.10^5 ions. Ensuite, grâce à un protocole de transport rapide et optimisé, ces ions sont transportés dans le deuxième et troisième piège avec une efficacité pouvant atteindre 100%. Les résultats en fonction de la durée de transport montrent une asymétrie entre les deux sens de transport que nous exploitons pour ajouter des ions dans le deuxième piège sans perte du nuage initialement présent. Cette technique d'accumulation a permis de piégér 2,5.10^5 ions dans le deuxième et troisième piège. Ce nombre semble limité par les refroidissement. Enfin, dans l'octupole, les observations montrent que, contrairement aux structures creuses attendues par les modèles, les ions froids s'organisent dans trois minima locaux de potentiels. La cause de cette différence est un petit défaut dans la symétrie octupolaire des barreaux
This thesis is part of a project aiming to explore the performance limiting factors of a microwave ion clock. This work is based on the observation and manipulation of a large ion cloud in potentials with different geometries. The purpose is to analyze and transport a large cloud of more than 10^6 ions in a linear radio-frequency trap with several zones. Our group has build a three-zone trap for calcium ion trapping: two quadrupole parts and an octupole part mounted inline. Ions are created in the first quadrupole part and cooled by lasers along the trap symmetry axis. We study the creation of a large ion cloud. The current trapping and cooling parameters limit the maximum size of the cloud to 1,2.10^5 ions. with a rapid and optimized transport protocol, these ions are transfered in the second part of the trap and then in the octupole trap with an efficiency of up to 100%. The result as function of the transport duration shows an asymmetry between the two transport directions. We exploit this feature to add ions in the second or third trap without loss of the already trapped ions. This accumulation technique has allowed to trap 2,5.10^5 ions in the second and third trap. The cooling laser power seems to be the major limiting factor of this number. Finally the observation of the ions in the octupole shows that the cold ions are localised in three different potential wells. This is in contradiction with the hollow structure predicted by the analytical fluid model and molecular dynamics simulations. The cause of this difference is a tiny defect in the octupole symmetry of the RF-electrodes which leads to local minima in the multipole potential

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Mbardi, Abdessamad. "Spectroscopie d'ions H2+ piégés : développement d'un laser à 9.17 µm référencé au système international d'unité". Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2023. http://www.theses.fr/2023SORUS646.

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Abstract (sommario):

Ma thèse présente le développement d’une source laser à 9,166 µm référencée au système international d’unités, en vue de la spectroscopie vibrationnelle à haute résolution de l’ion moléculaire H+2 dans l’objectif d’obtenir une nouvelle détermination de la constante fondamentale mp/me avec une incertitude relative extrêmement faible avec 12 chiffres significatifs. La première partie explore la préparation, le piégeage et le refroidissement d’ions Be+ permettant le refroidissement sympathique d’ions H+2 piégés, ainsi que la méthode utilisée pour créer des ions H+2 dans l’état vibrationnel fondamental. Les parties suivantes qui constituent le travail principal de ma thèse mettent en lumière la source laser utilisée - un laser à cascade quantique - pour réaliser l’excitation à deux photons de la transition de l’ion moléculaire H+2 et présentent son asservissement en phase sur un laser à CO2 lui-même asservi en phase sur un peigne de fréquence référencé au système international d’unité via le réseau REFIMEVE. Le transfert de stabilité du peigne au laser à CO2 est réalisé grâce à un processus de mélange non linéaire dans un cristal d’AgGaSe2
My thesis presents the development of a 9,166 µm laser source referenced to the international system of units, for high-resolution vibrational spectroscopy of the molecular ion H+2 with the aim of obtaining a new determination of the fundamental constant mp/me with extremely low relative uncertainty to 12 significant digits. The first part explores the preparation, trapping and cooling of Be+ ions enabling sympathetic cooling of trapped H+2 ions, as well as the method used to create H+2 ions in the fundamental vibrational state. The following sections, which constitute the main work of my thesis, highlight the laser source used - a quantum cascade laser - for the two-photon excitation of the H+2 transition, and present its phase locking to a CO2 laser itself phase-locked to a frequency comb referenced to the international system of units via the REFIMEVE network. Stability transfer from the comb to the CO2 laser is achieved by a non-linear mixing process in an AgGaSe2 crystal

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Boudhib, Mohamed. "Analyse d’aérosols par méthodes LIBS sans étalonnage et LIBS couplée à une cellule radiofréquence utilisée comme piège à particules". Thesis, Orléans, 2017. http://www.theses.fr/2017ORLE2011/document.

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Abstract (sommario):

Pour répondre aux besoins des nouvelles techniques de caractérisation sur site in-situ et temps réel, l’unité NOVA de l’INERIS en partenariat avec les laboratoires LP3 et GREMI, a entamé des travaux pour étudier deux approches afin d’améliorer les performances de la technique Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) pour l’analyse des aérosols. LIBS est une technique optique de spectroscopie atomique. Elle consiste à focaliser un faisceau laser impulsionnel sur un échantillon à analyser créant ainsi un plasma. L’émission optique du plasma contient alors la signature des éléments chimiques présents dans l’échantillon. La première approche concerne la détermination de la composition chimique relative (stoechiométrique) d’aérosols sans étalonnage. En effet, l’étalonnage présente des problèmes pratiques. Pour ce faire, les spectres expérimentaux enregistrés lors de l’analyse des particules d’alumine (Al2O3) suspendues dans de l’hélium (He) ont été comparés à des spectres théoriques calculés pour un plasma contenant les mêmes éléments, à l’Équilibre Thermodynamique Local (ETL). L’ajustement des spectres simulés sur les spectres expérimentaux nous a permis de déterminer correctement la composition chimique relative des éléments présents dans le plasma. L’évolution temporelle du plasma a permis de valider l’ETL, et ainsi estimer la meilleure plage temporelle permettant la détermination de la composition relative de l’aérosol. La deuxième approche utilise une cellule radiofréquence (RF) à pression réduite comme piège à particules pour analyser des aérosols contenant des nanoparticules. Un tel piège permet d’améliorer la détection en concentrant spatialement les particules. Les paramètres optimaux d’utilisation de ce système ont été étudiés. Cette étude a permis d’établir que l’émission continue du plasma est fortement réduite dès ses premiers instants de vie. Le volume d’échantillonnage de ce système a été évalué et la limite de détection a été estimée de manière théorique
New issues related to process control and workplace surveillance accompany the emergence of nanotechnology industry. This involves the development of new real-time and in-situ characterization techniques. In this context, the NOVA unit from the INERIS institute collaborated with LP3 and GREMI laboratories to study two approaches aiming to enhance the LIBS technic performances. The first approach used a flow cell to determine the relative elemental composition of an aerosol with a calibration-free procedure. The recorded spectra were compared to theoretical spectra calculated for a plasma in the Local Thermodynamic Equilibrium LTE. The best agreement between recorded and computed spectra allowed the determination of the relative composition with a good agreement with the reference value, for an alumina aerosol. The study of the temporal evolution of the plasma allowed the estimation of a temporal range within which the LTE hypothesis was verified. The second approach used a low-pressure radiofrequency plasma generated in an inert gas as a particle trap to analyse aerosols and nanoparticles. The use of such a system allowed the enhancement of particles detection by concentrating them spatially. We determined the optimal parameters for the LIBS analysis using this system. Furthermore, we established the plasma continuum was attenuated even at very low time delays. We evaluated the sampling volume of this new system and compared it to case of LIBS analysis on air. Finally, we estimated the detection limits of this system when analysing nanoparticles

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Kouakou, N'Guessan Anita. "Valorisation de l'hydrogène pour la réduction des NOx en moteur diesel". Thesis, Lille 1, 2011. http://www.theses.fr/2011LIL10201/document.

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Abstract (sommario):

Cette thèse a pour objectif d’étudier la faisabilité du couplage d’un NOxTrap et d’un catalyseur SCR. L’efficacité du système fonctionnant en régime séquentiel nécessite d’optimiser la formation de NH3 au cours de la purge du NOxTrap. L’impact de Rh sur la formation de NH3 et sur l’efficacité globale du système a été étudié. Une évaluation sur banc moteur en conditions réelles a montré qu’il est possible de former NH3 au cours de la purge grâce à l’injection d’un reformat. NH3 formé peut être stocké sur un catalyseur SCR placé en aval pour réduire les NOx lors du basculement en phase pauvre. L’efficacité de ce système dépend de la durée de la purge, de la température, de la quantité de NH3 formée au cours de la purge et de la capacité de stockage du catalyseur SCR. L’étude comparative de deux systèmes en présence et en absence de Rh permet de mieux cerner le rôle de Rh. Les phénomènes observés sur banc moteur ont pu être reproduits en micro-réacteur où les observations par spectroscopie IR in situ ont pu être corrélées aux mesures d’activité en conversion des NOx. Nous avons pu observer la formation de nitrates et de nitrites sur Al2O3 et sur Ba au cours du stockage. Lorsque la durée de la purge est longue, leur réactivité au cours de la purge suit un processus en deux étapes. La sélectivité en N2, N2O et NH3 dépend de la quantité et de la nature du réducteur. H2 est le meilleur réducteur notamment à basse température avec une très bonne sélectivité en NH3. En revanche, la présence de CO inhibe le stockage et la réduction des NOx à basse température. Au-delà de 250°C, la formation d’isocyanates intervient sur Al2O3 et BaO pouvant produire par hydrolyse de l’ammoniac
This thesis aims to investigate the feasibility of coupling a NOxTrap with a SCR catalyst. The efficiency of such a system running in sequential conditions depends on the extent of NH3 formed during the purge of the NOxTrap. The impact of Rh for further optimization has been investigated. An evaluation in real exhaust conditions on a driving bench showed that it is only possible to form NH3 during the purge of a NOxTrap by injecting extra reducing agent via a reformate mainly composed of CO and H2. Once formed NH3 can be stored on the SCR catalyst placed downstream and then react with NOx when the catalyst is exposed in lean conditions during the storage phase. The efficiency of this system depends not only on the purge duration and but also on the temperature. In fact, the performance of this system is linked to the quantity of NH3 formed during the purge of a NOxTrap and the NH3 storage capacity of the SCR catalyst. Similar trends were observed on a micro-reactor at the lab-scale. Further IR operando study showed that nitrates and nitrites are stored on alumina and mostly on barium oxide during the storage phase. Their ability to react during the purge follows a process in two stages when the purge duration is long enough. The selectivity in N2, N2O and NH3 depends on the quantity and on the nature of the reducing agents. H2 is probably the best one with a high efficiency in NOx reduction even at low temperature providing selectivity enhancement in NH3. However, the presence of CO was found to inhibit the storage and the reduction of NOx at low temperature. Above 250°C the formation of isocyanates on Al2O3 and BaO takes place and would produce NH3 via hydrolysis

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Bacchitta, Francesca Useli. "Photophysique des molécules polycycliques aromatiques hydrogénées d'intérêt interstellaire avec l'expérience PIRENEA". Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00469704.

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Abstract (sommario):

Une des découvertes majeures faites par l'astronomie infrarouge est la présence de molécules polycycliques aromatiques hydrogénées (PAH) dans les milieux interstellaires et circumstellaires. Ces macromolécules jouent un rôle essentiel dans la physique et chimie du milieu interstellaire (MIS). Cependant aucune espèce individuelle n'a pu être identifiée jusqu'à présent malgré de nombreuses études observationnelles, des travaux de modélisation et des expériences dédiées en laboratoire. Progresser dans cette identification nécessite de caractériser la nature de ces PAH qui est conditionnée par les processus de formation et d'évolution par photodissociation UV et réactivité chimique. Il s'agit ensuite d'obtenir des signatures spectroscopiques spécifiques. Ces sujets sont abordés expérimentalement dans ce travail en utilisant l'expérience PIRENEA dédiée à l'étude de la physico-chimie interstellaire. Dans la première partie de cette thèse, j'ai mesuré la photodissociation de ces espèces isolées dans le piège à ions de PIRENEA. L'objectif scientifique de cette étude est d'apporter des informations sur le processus de destruction des PAH par irradiation UV-visible et d'évaluer leur contribution à la formation de petits hydrocarbures et d'agrégats carbonés dans le MIS. Un inventaire des espèces produites par photodissociation a été fait pour chacune des molécules considérées et les principales voies de dissociation ont été identifiées. Dans la deuxième partie du travail, je présenterai une étude sur la spectroscopie visible de différents cations PAH et dérivés déshydrogénés réalisée par dissociation multiphotonique. Les résultats expérimentaux ont été comparés à des spectres théoriques obtenus avec un modèle de la théorie de la fonctionnelle de la densité et à des données spectroscopiques mesurées en matrices de gaz rare. Un modèle décrivant la photophysique des ions a été utilisé pour déterminer les sections efficaces d'absorption de certaines espèces étudiées. Ces données peuvent être utiles pour la pré-sélection de candidats aux bandes diffuses interstellaires, bandes qui sont observées en absorption dans le MIS depuis près d'un siècle et qui restent non identifiées.

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Attia, Dina. "Piégeage d'ions très chargés pour la mesure de durée de vie d'états métastables". Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00194354.

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Abstract (sommario):

L'objectif de ma thèse a été la mise en œuvre d'un nouveau dispositif expérimental couplant la source ECR SIMPA à un nouveau type de piège électrostatique. Différentes applications sont possibles. Tout d'abord, la source ECR SIMPA produit des ions dans des états métastables avec des temps de vie de l'ordre de la dizaine de milliseconde. Notre dispositif expérimental permet de mesurer les durées de vie de transitions (M1) des états métastables de l'Ar9+,de l'Ar13+ et de l'Ar14+. Ceci nous permet de tester les théories du problème relativiste à n corps. D'autre part, le piégeage des ions multichargés permet de mesurer des sections efficaces pertinentes pour l'astrophysique (Vents solaires, Nébuleuses planétaires) et les plasmas peu denses. En effet, il est ainsi possible de mesurer les sections efficaces de capture d'électron des ions multichargés, mais aussi les sections efficaces de diffusion ion-ion, ou ion-particule neutre.

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Useli, Bacchitta Francesca. "Photophysique des molécules polycycliques aromatiques hydrogénées d'intérêt interstellaire avec l'expérience PIRENEA". Toulouse 3, 2009. http://thesesups.ups-tlse.fr/865/.

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Abstract (sommario):

Une des découvertes majeures faites par l'astronomie infrarouge est la présence de molécules polycycliques aromatiques hydrogénées (PAH) dans les milieux interstellaires et circumstellaires. Ces macromolécules jouent un rôle essentiel dans la physique et chimie du milieu interstellaire (MIS). Cependant aucune espèce individuelle n'a pu être identifiée jusqu'à présent malgré de nombreuses études observationnelles, des travaux de modélisation et des expériences dédiées en laboratoire. Progresser dans cette identification nécessite de caractériser la nature de ces PAH qui est conditionnée par les processus de formation et d'évolution par photodissociation UV et réactivité chimique. Il s'agit ensuite d'obtenir des signatures spectroscopiques spécifiques. Ces sujets sont abordés expérimentalement dans ce travail en utilisant l'expérience PIRENEA dédiée à l'étude de la physico-chimie interstellaire. Dans la première partie de cette thèse, j'ai mesuré la photodissociation de ces espèces isolées dans le piège à ions de PIRENEA. L'objectif scientifique de cette étude est d'apporter des informations sur le processus de destruction des PAH par irradiation UV-visible et d'évaluer leur contribution à la formation de petits hydrocarbures et d'agrégats carbonés dans le MIS. Un inventaire des espèces produites par photodissociation a été fait pour chacune des molécules considérées et les principales voies de dissociation ont été identifiées. Dans la deuxième partie du travail, je présenterai une étude sur la spectroscopie visible de différents cations PAH et dérivés déshydrogénés réalisée par dissociation multiphotonique. Les résultats expérimentaux ont été comparés à des spectres théoriques obtenus avec un modèle de la théorie de la fonctionnelle de la densité et à des données spectroscopiques mesurées en matrices de gaz rare. Un modèle décrivant la photophysique des ions a été utilisé pour déterminer les sections efficaces d'absorption de certaines espèces étudiées. Ces données peuvent être utiles pour la pré-sélection de candidats aux bandes diffuses interstellaires, bandes qui sont observées en absorption dans le MIS depuis près d'un siècle et qui restent non identifiées
One of the interesting discoveries of infrared astronomy is the ubiquitous presence of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in interstellar and circumstellar environments. These macromolecules play a key role in the physics and chemistry of the interstellar medium (ISM). However, despite a lot of observational, laboratory and modelling studies, no definite identification of individual species has been possible yet. The identification process requires both an understanding of the nature of these large carbon molecules, which is driven by their formation and further evolution under the action of UV photodissociation and chemistry, and the search for specific spectroscopic fingerprints. These subjects are experimentally approached in this work,taking advantage of the PIRENEA set-up dedicated to astrochemistry. In the first part of this thesis a study of the photodissociation cascade of several medium-sized PAHs isolated in the ion trap of PIRENEA is performed. The aim of this study is to provide information on both destruction of PAHs by UV radiation and formation channels of small hydrocarbons and carbon clusters through destruction of a larger precursor. An inventory of the formed species is made and the main fragmentation patterns are identified. The second part of the thesis focuses on the visible spectroscopy of different PAH cations and dehydrogenated derivatives. Multiphoton dissociation spectroscopy is performed to measure the electronic spectra of these species. The experimental results are interpreted with the help of theoretical spectra calculated in the frame of the time-dependent density functional theory and laboratory data obtained in rare-gas matrices. The photophysics of the laser-irradiated ions is also modelled to derive, for some of the studied species, the absorption cross-sections of the measured electronic transitions. The purpose of this second study is to obtain gas-phase spectroscopic data on different ionised PAHs and derivatives, that can be useful for the pre-selection of the most promising candidates for some of the diffuse interstellar bands, a set of absorption bands observed in the ISM since almost a century but still unidentified

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Karr, Jean-Philippe. "Optique quantique dans les microcavités semi-conductrices. Spectroscopie de l'ion moléculaire H2+". Habilitation à diriger des recherches, Université d'Evry-Val d'Essonne, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00347825.

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Abstract (sommario):

Je présente dans une première partie mes travaux de recherche sur les microcavités semi-conductrices en régime de couplage fort exciton-photon. Les modes propres dans ces systèmes sont des états mixtes exciton-photon appelés polaritons de cavité, qui présentent de fortes non-linéarités optiques provenant de l'interaction exciton-exciton. Je présente plusieurs applications de ces dispositifs dans les domaines de l'optique quantique (compression du bruit quantique, génération de faisceaux corrélés) des communications optiques et de l'opto-électronique de spin.

J'aborde dans la deuxième partie mes activités théorique et expérimentale autour de la spectroscopie de l'ion H2+. Le but de l'expérience, qui a débuté en 2003 à l'université d'Evry, est de mesurer la fréquence d'une transition vibrationnelle à deux photons sans effet Doppler, et de la comparer à des prédictions théoriques précises pour en déduire une nouvelle détermination du rapport mp/me. Je décris les progrès des calculs de haute précision sur l'ion H2+ (niveaux d'énergie non relativistes, structure hyperfine), ainsi que le dispositif expérimental mis en place et les perspectives de l'expérience.

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Dutier, Gabriel. "Cavité nanométrique de vapeur de Césium : spectroscopie à haute résolution et interaction de surface de type van der Waals". Phd thesis, Université Paris-Nord - Paris XIII, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00583452.

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Abstract (sommario):

Cette thèse expose différentes expériences de spectroscopie dans des cellules de vapeur ultra minces d'épaisseurs comprises entre 30 et 1300 nm. Nous présentons la réponse optique en transmission et en réflexion de la transition D1 du Cs en fonction de l'épaisseur. Elle est transitoire car induite par le confinement des atomes entre les parois. L'interaction de van der Waals attractive entre atome et surface résolue avec la distance est observée et nous proposons un modèle théorique d'interaction avec deux parois utilisant les réflexions multiples du dipôle atomique fluctuant. Le niveau de Cs(6D3/2) est peuplé par différentes techniques à deux photons pour des épaisseurs inférieures à 100 nm. Nous présentons aussi une investigation du croisement des potentiels répulsif (de ce niveau résonnant avec la surface de saphir) et attractif (du niveau 6D5/2 non résonnant) pour une distance à la surface estimée à 5 nm.

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Fléchard, X. "La spectroscopie d'ions de recul en Physique Atomique et en Physique Nucléaire: Applications à l'étude des collisions à basse énergie et à la mesure de la corrélation b-v en décroissance b". Habilitation à diriger des recherches, Université de Caen, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00773700.

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Abstract (sommario):

A partir des années 1990, la spectroscopie d'impulsion d'ions de recul s'est imposée comme l'outil idéal pour l'étude des collisions ion-atome et ion -molécule. Le développement de cette technique expérimentale au cours des vingt dernières années est ici détaillé et illustré par des résultats marquants obtenus dans ce domaine au GANIL (CAEN) et au J.R. MacDonald Laboratory (Kansas State University). La spectroscopie d'impulsion d'ions de recul se trouve être également particulièrement bien adaptée à la mesure du paramètre de corrélation angulaire b-v en décroissance b L'expérience LPCTrap, installée au GANIL, est basée sur l'utilisation de cette technique et d'un piège de Paul pour le confinement des noyaux radioactifs. Les mesures précises qui ont été réalisées permettent à la fois de tester certaines hypothèses essentielles du Modèle Standard des particules élémentaires et d'étudier le processus d'ionisation par " shakeoff " de l'électron.

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Knoop, Martina. "Confinement d'un ion unique de Ca+ pour la métrologie des fréquences optiques". Habilitation à diriger des recherches, Université de Provence - Aix-Marseille I, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00009442.

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Abstract (sommario):

Le présent rapport résume mon travail de recherche sur l'ion Ca+ effectué au cours de la dernière décennie. Les travaux préliminaires effectués dans un piège de Paul classique sont brièvement revus. Il s'agit notamment des mesures de durées de vie dans un nuage d'ions chauds ainsi qu'une étude des effets collisionnels pouvant réduire la durée de vie du doublet métastable 3D. Un piège miniature a ensuite été monté pour permettre l'accès au régime de Lamb-Dicke avec un ion unique. Ce piège a d'abord été caractérisé, avant d'entrer dans une phase d'optimisation du refroidissement laser et de la réduction du nombre des particules. L'observation des sauts quantiques d'un ion unique a servi à la mesure des durées de vie du niveau métastable, préparation pour l'interrogation de la transition d'horloge dans des conditions bien contrôlées. La réduction du micromouvement "excessif" a été abordée par différentes techniques, notamment par l'observation des résonances noires en variant la géométrie des faisceaux lasers. Les travaux en cours sur l'observation du spectre de bandes latérales du mouvement d'un ion unique sur la transition d'horloge sont discutés. L'étude théorique des effets systématiques prépare les conditions expérimentales nécessaires pour la métrologie des fréquences.

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Lisowski, Caroline. "Ions calcium uniques pour un étalon de fréquence optique". Phd thesis, Université de Provence - Aix-Marseille I, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00009617.

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Abstract (sommario):

Cette thèse s'inscrit dans un projet visant à réaliser un étalon de fréquence optique à ion calcium unique confiné dans un piège de Paul-Straubel. La première partie du manuscrit est consacrée au piégeage et au refroidissement laser des ions. Les trois sources lasers (397 nm, 866 nm et 729 nm) utilisées dans l'expérience sont étudiées en détail. Pour atteindre le régime de Lamb-Dicke et ainsi éliminer l'élargissement par effet Doppler du premier ordre, il est indispensable de réduire le mouvement de l'ion. Différentes techniques de réduction du micromouvement sont exposées, en particulier une nouvelle méthode basée sur l'observation de résonances noires a été mise en place. Des simulations numériques utilisant la matrice densité permettent d'expliquer les observations expérimentales. Une deuxième partie décrit les expériences réalisées pour déterminer les durées de vie des niveaux D3/2 et D5/2 de l'ion calcium 40. La mesure de la durée de vie du niveau D5/2 est une étape importante puisqu'elle permet de contrôler et de réduire les effets qui pourraient élargir la transition d'horloge. La dernière partie de ce mémoire est dédiée à l'évaluation théorique des effets systématiques pouvant affecter la fréquence du futur étalon. Un étalon de fréquence optique basé sur la transition S1/2,F=4,m_F=0 ---> D5/2,F=6,m_F=0 de l'ion 43Ca+ pourra atteindre une exactitude de 4*10^(-16).

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Manea, Vladimir. "Penning-trap mass measurements of exotic rubidium and gold isotopes for a mean-field study of pairing and quadrupole correlations". Thesis, Paris 11, 2014. http://www.theses.fr/2014PA112246/document.

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Abstract (sommario):

Les noyaux les plus complexes sont situés entre les nombres magiques et les médianes des espaces de valence, dans des régions connues pour les changements abrupts des observables nucléaires. Dans ces régions appelées de transition de forme, le paradigme nucléaire change entre la goutte liquide vibrationnelle et le rotor statique. Sauf quelques exceptions, les noyaux de ces régions sont radioactifs, avec des demi-vies qui chutent dans les millisecondes. Complémentaires aux propriétés des états excités à basse énergie, les énergies de liaison et les rayons de charge nucléaires sont parmi les observables les plus sensibles à ces changements de structure nucléaire. Dans ce travail, une étude du phénomène de transition de forme est effectuée, par des mesures de nucléides radioactifs produits dans le laboratoire ISOLDE au CERN. Les masses des isotopes de rubidium riches en neutrons 98-100Rb et des isotopes d’or riches en protons 180,185,188,190,191Au sont mesurées avec le spectromètre de masse de type Penning ISOLTRAP. La masse de 100Rb est déterminée pour la première fois. Des déviations significatives par rapport à la littérature sont trouvées pour les isotopes 188,190Au. Une nouvelle méthode expérimentale est présentée, utilisant un spectromètre de masse à multi-réflexion comme analyseur de faisceau pour la spectroscopie laser d’ionisation résonante. La nouvelle méthode donne la possibilité d’effectuer des études de structure hyperfine atomique avec ISOLTRAP, dont on peut extraire les rayons de charge et les moments électromagnétiques nucléaires
The most complex nuclei are situated between the magic and the mid-shell ones, in regions known for sudden changes of the trends of nuclear observables. These are the so-called shape-transition regions, where the nuclear paradigm changes from the vibrational liquid drop to the static rotor. With few exceptions, nuclei in these regions are radioactive, with half-lives dropping into the millisecond range.Complementing the information obtained from the low-lying excitation spectrum, nuclear binding energies and mean-square charge radii are among the observables most sensitive to these changes of nuclear structure. In the present work, a study of the shape-transition phenomenon is performed by measurements of radioactive nuclides produced by the ISOLDE facility at CERN. The masses of the neutron-rich rubidium isotopes 98−100Rb and of the neutron-deficient gold isotopes 180,185,188,190,191Au are determined using the Penning-trap mass spectrometer ISOLTRAP. The mass of 100Rb is determined for the first time. Significant deviations from the literature values are found for the isotopes 188,190Au. A new experimental method is presented, using a recently developed multi-reflection time-of-flight mass spectrometer as a beam-analysis tool for resonance-ionization laser spectroscopy. The new method opens the path to measurements of atomic hyperfine spectra with ISOLTRAP, from which charge radii and electromagnetic moments of radioactive nuclides can be extracted. The properties of the studied nuclides map the borders of two prominent regions of quadrupole deformation, which constrain the fine balance between pairing and quadrupole correlations in the nuclear ground states. This balance is studied by the Hartree-Fock- Bogoliubov (HFB) approach. The sensitivity of the shape-transition phenomenon to the strength of pairing correlations is demonstrated. In particular, the strong odd-even staggering of charge radii in the mercury isotopic chain is shown to result in the HFB approach from the fine interplay between pairing, quadrupole correlations and quasi-particle blocking

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Giraud, Simon. "Mesures de masse autour du 78Ni et nouveau traitement de l'équilibre statistique nucléaire pour l'étude des supernovae à effondrement de coeur". Thesis, Normandie, 2019. http://www.theses.fr/2019NORMC219.

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Abstract (sommario):

La thèse porte sur l’étude des supernovae à effondrement de coeur (CCSN). D’abord, nous avons cherché à modéliser la composition du coeur de l’étoile massive lors de son effondrement. Nous avons élaboré un nouveau traitement de l’équilibre statistique nucléaire à partir d’une équation d’état basée sur l’approximation de noyau unique (Lattimer et Swesty, LS). Cela permet d’obtenir une description plus réaliste de la distribution des noyaux constitutifs du coeur et de quantifier plus spécifiquement le rôle des masses nucléaires. Les distributions obtenues avec la fonctionnelle de masse originelle (LS) et celles obtenues à partir des modèles de masse tels que HFB-24 et DZ10 ont été comparées pour plusieurs conditions thermodynamiques d’une trajectoire typique de CCSN. Les différences de composition pouvant conduire à des déviations sur le taux de capture électronique allant jusqu’à ∼25%, il est apparu important de définir un modèle de masse réaliste à utiliser pour la simulation de CCSN. Pour cela, nous avons réalisé des mesures de masse de précision dans la région d’intérêt, avec un double piège de Penning auprès de l’installation IGISOL (située à Jyväskylä, Finlande). Cinq nouveaux excès de masse ont été déterminés pour les noyaux suivants : 69m,70Co, 74,75Ni et 76mCu. La précision a été améliorée pour cinq autres : 67Fe, 69Co, 76,78Cu, 79mZn. Enfin, nous avons confirmé les valeurs obtenues par des études récentes pour le 77Cu et le 79Zn. Dès lors, les valeurs expérimentales des gaps nucléaires Z=28 et N=50 ont été comparées aux résultats prédits par DZ10 et HFB-24. Ce dernier modèle reproduit mieux l’évolution des gaps en question. De fait, HFB-24 a été utilisé dans notre nouveau traitement statistique, que nous avons implémenté dans une simulation hydrodynamique existante de CCSN. Au final, nous avons observé un impact modéré du modèle de masse sur la composition du coeur en effondrement. Par ailleurs, nous avons montré que ces différences de composition ont peu d’effet sur la dynamique d’effondrement, celle-ci semble plus affectée par le taux de capture électronique. Les études futures devraient se focaliser plutôt sur ce paramètre
The thesis sets itself in the framework of the study of core-collapse supernovae (CCSN). First, the modeling of the composition of the core of a massive star during its collapse has been investigated. To this aim, we have built a new treatment of the nuclear statistical equilibrium starting from a single-nucleus approximation equation of state (Lattimer and Swesty, LS). This allows a more realistic description of the nuclear distribution inside the core and, more specifically, to quantify the role of the nuclear masses. The distributions obtained with the original mass functional (LS) and those obtained with HFB-24 and DZ10 mass models have been compared for several thermodynamic conditions of a typical CCSN trajectory. The differences in the composition could lead up to ∼25% deviations in the electron-capture rate, thus showing the need to identify a proper mass model to use in CCSN simulations. Therefore, we performed high precision mass measurements in the nuclear mass region of interest, via a double Penning trap at the IGISOL facility (Jyväskylä, Finland). Five new mass excess were determined for the following nuclei : 69m,70Co, 74,75Ni and 76mCu. The precision has been improved for five others : 67Fe, 69Co, 76,78Cu and 79mZn. Finally, we have confirmed the values obtained by recent studies for 77Cu and 79Zn. The experimental values of the nuclear gaps for Z=28 and N=50 have been compared with the results predicted by DZ10 and HFB-24. The latter model better reproduces the evolution of these gaps. Therefore, HFB-24 was used in our new statistical treatment, that we implemented in an existing CCSN hydrodynamical simulation. We have observed a moderated impact of the mass model on the composition of the collapsing core. Moreover, we found that the differences in composition have small effect on the collapse dynamics, which appears to be more sensitive to the electron-capture model. Further studies should thus focus on this parameter

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Zahzam, Nassim. "COLLISIONS ET INTERACTIONS FROIDES :- Collisions froides dans des pièges d'atomes et de molécules- Dynamique de l'interaction dipôle-dipôle dans un gaz de Rydberg froid". Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011696.

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Abstract (sommario):

Cette thèse s'inscrit dans la thématique des collisions et des interactions impliquant des atomes et des molécules ultrafroids de césium. Ces travaux ont un lien étroit avec les différents domaines que sont la condensation de Bose-Einstein atomique et moléculaire, les atomes de Rydberg, les plasmas froids et l'information quantique.
Trois expériences sont décrites dans cette thèse. Dans la première, la caractérisation du régime de collisions élastiques dans un piège hybride optique et magnétique a été menée. Cette étude est d'une grande importance pour évaluer, dans un tel piège, les possibilités d'atteindre la phase quantique de condensation de Bose-Einstein pour l'atome de césium. Dans la deuxième expérience, un dispositif de piégeage dipolaire de molécules de césium, réalisé à l'aide d'un laser CO2, a permis d'obtenir un échantillon dense et froid de molécules, créées par photoassociation d'atomes froids. Le confinement d'atomes et de molécules a été mis en évidence et des études quantitatives de collisions froides inélastiques molécule-atome ont pu être réalisées. Une mesure de ce taux de collisions est donnée dans le manuscrit. Nous abordons, dans la troisième expérience, l'étude détaillée des phénomènes d'interactions à longue distance dipôle-dipôle qui règnent au sein d'un gaz d'atomes de Rydberg froids. Ces interactions ont été mises en évidence et caractérisées à l'aide d'une méthode originale de spectroscopie optique de haute résolution.

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Comparat, Daniel. "Formation de molécules froides par photoassociation d'atomes froids de césium. Mise en évidence de forces à longue portée entre atomes froids excités de césium". Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 1999. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00002752.

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Abstract (sommario):

Cette thèse porte sur l'étude expérimentale et l'interprétation théorique des processus de photoassociation et de formation de molécules froides de césium, ainsi que sur l'étude des forces dipolaires entre une paire d'atomes de césium froids excités. La photoassociation moléculaire d'atomes froids de césium a été réalisée expérimentalement : deux atomes absorbent un photon pour former une molécule électroniquement excitée dans un état de rotation-vibration donné. L'expérience a permis la première observation de molécules translationnellement froides obtenues après désexcitation spontanée des molécules photoassociées. La forme en double puits des courbes de potentiel des états moléculaires $0_g^- (6s+6p_(3/2))$ et $1_u (6s+6p_(3/2))$ du césium est la clé de l'efficacité du processus. Ces molécules froides formées sont détectées sélectivement par temps de vol après leur photoionisation en ions Cs$_2^+$. Des températures de $20-200\,\mu$K ont été mesurées. La photoassociation offre une méthode de spectroscopie à haute résolution qui permet d'atteindre des états moléculaires de grande élongation, donnant accès aux données asymptotiques. La spectroscopie du puits de potentiel externe de l'état $0_g^-(6s+6p_(3/2))$ du césium a été effectuée et est analysée par une approche R.K.R.. Une théorie unifiée de la photoassociation en champ faible, vue comme une collision assistée par laser, est développée dans ce manuscrit. Les expériences avec les atomes froids permettent l'étude des collisions entre deux atomes soumis à une interaction mutuelle à grande distance de type dipôle-dipôle. Deux systèmes physiques différents sont étudiés : une assemblée d'atomes de Rydberg et la photoassociation. La modification du mouvement d'une paire d'atomes offre la possibilité de ``contrôler" les forces dipolaires et de ``choisir" les vitesses relatives entre atomes.

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Tesi sul tema "Spectroscopie de déplétion de piège"

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