Etude et realisation d'un spectrometre a diodes laser pour la mesure de constituants minoritaires dans la troposphere

par ISABELLE CARRASCO

Thèse de doctorat en Physique. Terre, océan, espace

Sous la direction de Gérard Mégie.

Soutenue en 1994

à Paris 6 .

mots clés

Résumé

Une technique instrumentale par spectroscopie a diode laser accordable est etudiee au cours de cette these afin de mesurer des flux de constituants minoritaires dans la troposphere. Le spectrometre developpe est destine a la mesure simultanee des concentrations de monoxyde de carbone, de methane et d'ozone. Les diodes laser, utilisees ici dans le domaine spectral infrarouge, doivent emettre sur les raies d'absorption des constituants dont la selection s'est faite en terme de force de raie et d'influence du spectre atmospherique a partir de la simulation des spectres moleculaires. La methode choisie pour la mesure de la puissance lumineuse absorbee est la detection de seconde harmonique. L'etude theorique completee par la simulation de la reponse de l'instrument a permis l'optimisation des parametres du spectrometre. A partir de ce modele direct, nous avons mis au point un modele inverse pour restituer la concentration de gaz absorbant. Ce modele a permis de quantifier l'influence des bruits, des biais et des incertitudes de mesure des differents parametres caracteristiques de l'instrument. Une maquette du spectrometre a ete concue de facon a pouvoir valider le concept instrumental et la technique de restitution de concentration. Elle a permis de caracteriser le comportement des diodes laser utilisees et d'etablir une procedure d'etalonnage des parametres principaux du point de fonctionnement choisi. A partir de l'etude experimentale de l'absorption du monoxyde de carbone, nous avons montre la faisabilite de la mesure de concentration grace a la maquette du spectrometre

Titre traduit

Study and development of a diodes laser spectrometer for trace gases measurements in the troposphere

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