Application of laser photolysis coupled to time resolved optical detection methods to study the kinetics and spectroscopy of atmospherically relevant species

par Pranay P. Morajkar

Thèse de doctorat en Optique, Laser, Physico-Chimie, Atmosphère

Sous la direction de Christa Fittschen et de Eric Villenave.

  • Titre traduit

    Application de la photolyse laser couplée à des méthodes optiques de détection pour l'étude cinétique et spectroscopique d'espèce d'intérêt atmosphérique


  • Résumé

    Les radicaux OH et HO2 jouent un rôle essentiel dans beaucoup de processus d’oxydationdans l’atmosphère. La dégradation des composés organiques volatils dans les conditionstroposphériques est généralement initiée par la réaction avec les radicaux OH, suivie par la réactiondes produits d’oxydation avec l’oxygène. Dans le cadre de cette thèse, des études ont été menéesafin de mieux comprendre les mécanismes d’oxydation d’espèces d’intérêt atmosphérique. Pour cela,un système expérimental de photolyse laser couplée à des techniques spectroscopiques de détectionrésolues dans le temps : Continuous Wave Cavity ring-down Spectroscopy (cw-CRDS) pour HO2,Laser Induced Fluorescence (LIF) pour OH et spectroscopy UV pour l’adduit Hexamethylbenzene-OH(HMB-OH) ont été utilisés. Différents systèmes chimiques ont été étudiés en utilisant ce dispositif expérimental : 1) laréaction d’HO2 avec CH2O, 2) la photolyse à 248 nm de l’acétaldéhyde et 3) la dégradation de HMBinitiée par OH. Les techniques de cw-CRDS et d’absorption UV ont été utilisées respectivement pourmesurer les sections efficaces de CH2O et de l’adduit HMB-OH.


  • Résumé

    OH and HO2 radicals play a vital role in many oxidation processes in the atmosphere. Thedegradation of volatile organic compounds under tropospheric conditions is induced by reaction withhydroxyl radicals followed by the subsequent chemistry of the initial OH oxidation products with O2.This thesis deals with the kinetic study of some of these atmospherically relevant reactions to betterunderstand their oxidation mechanisms using experimental techniques such as laser photolysiscoupled to detection by Laser Induced Fluorescence (LIF, for OH), continuous wave- Cavity RingdownSpectroscopy (cw-CRDS, for HO2) and time resolved UV spectroscopy (UV, forHexamethylbenzene-OH adduct). Different chemical systems have been studied using the above techniques: 1) the reaction ofHO2 radicals with formaldehyde, 2) the 248 nm photolysis of acetaldehyde and 3) the OH initiatedoxidation of Hexamethyl benzene. In addition to this, the spectroscopic application of cw-CRDStechnique and UV spectroscopy has been used for the measurement of absorption cross section ofselected absorption lines of formaldehyde in the near infrared region and Hexamethylbenzene-OHadduct in the UV region respectively.


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