Spectroscopie laser des isotopologues de la molécule d’ammoniac dans le proche infrarouge

par Jamila El Romh

Thèse de doctorat en Optique et Lasers, Physico-Chimie, Atmosphère

Sous la direction de Patrice Bruno Cacciani et de Fadia Taher.


  • Résumé

    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 transitions.

  • Titre traduit

    Laser spectroscopy of ammonia isotopologues in the near infrared


  • Résumé

    The 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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