Etude de la fluorescence des molécules H2O et D2O sous l'effet d'une excitation à 2 photons dans des gazs et à 1 photon dans des agrégats : approche d'une méthode in situ de mesure des températures en milieu fluide

par Franck Edery

Thèse de doctorat en Génie des procédés

Sous la direction de Andrèi Kanaev.

Soutenue en 2004

à Paris 13 .


  • Résumé

    La spectroscopie de fluorescence de molécules d'eau dans un environnement gazeux et confinées dans des agrégats de gaz rares a été étudiée. Le peuplement des états excités nécessite une énergie supérieure à 10 eV. Nous avons peuplé ces états par 2 photons laser et par 1 photon du rayonnement synchroton. L'objectif est l'approche de mesures in situ de températures d'un milieu fluide sous pression par la méthode de Fluorescence Induite par Laser (FIL). Nous avons développé une installation laser automatisée pour les études de fluorescence sous pression de 0 à 200 bar. Pour la première fois, les spectres d'excitation à 2 photons C(v' = 0, J'kakc) X(v'' = 0, J''kakc) des molécules H2O et D2O ont pu être mesurés entre 245 et 250 nm. Les résultats expérimentaux ont été confrontés à nos calculs théoriques des spectres. Nous avons comparé des modèles tenant compte des couplages électroniques homogènes et hétérogènes, ainsi que de l'ionisation des molécules par le laser. Nous avons observé de nouveaux complexes collisionnels sous des pressions d'azote supérieures à 5 bar. Nous les avons provisoirement attribués à des hydrates en phase solide, stabilisés par des liaisons OH(OD). Les agrégats multicouches de gaz rares (He, Ne, Ar), dopés par des molécules d'eau ont été créés par la technique des jets croisés (Hasylab, Desy). Nous avons observé pour la première fois l'effet de la suppression de la voie d'ionisation de H2O(D2O) à l'intérieur d'un agrégat d'hélium. Nous avons montré que les agrégats de néon solvatent efficacement les molécules d'eau en les thermalisant, sans perturber leur structure électronique. Dans les agrégats d'argon, nous avons observé "l'effet de cage" sur la prédissociation de H2O(D2O). Il conduit à la recombinaison du fragment rapide H/D avec OH(A)/OD(A). Nous avons constaté un effet isotopique, entre H2O et D2O, sur la taille critique d'une cage. Cette étude modèle débouche sur une application de mesures FIL in situ dans un fluide suoercritique en expansion.

  • Titre traduit

    Fluorescence of the H2O and D2O molecules under a two-photon excitation in gases and a one-photon excitation in clusters : an approach of an in situ method of temperature measurements in a fluid environment


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Informations

  • Détails : 185 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris 13 (Villetaneuse, Seine-Saint-Denis). Bibliothèque universitaire. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TH 2004 008
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