Développement et caractérisation d'un spectromètre diode laser pour la mesure en continu et in situ de la composition atmosphérique en 12CO2 et en 13CO2

par Laurence Croizé

Thèse de doctorat en Physique moléculaire et applications

Sous la direction de Claude Camy-Peyret.

Soutenue en 2008

à Paris 6 .

mots clés

• Spectrometrie moléculaire
• Spectromètre diode laser
• Modélisation de profils de raies d'absorption
• Mesure de la concentration du 12CO2 et du 13CO2
• Variance d'Allan
• Infrarouge moyen

Résumé

Ce manuscrit présente l'instrument SIMCO (Spectrometer for Isotopic Measurements of CO2) dont le développement s'inscrit dans le contexte scientifique général de l'étude de l'influence des émissions anthropogéniques de gaz à effet de serre sur le climat. La mesure de la concentration totale de CO2 et de la composition isotopique atmosphérique ±13CO2 permet de mieux faire la part entre les processus biogéochimiques et les processus d'origine anthropogénique. Cependant, la très faible amplitude de variation de la composition isotopique dans l'atmosphère implique d'obtenir une exactitude sur la mesure (en unités de ±13C) meilleure que 0,2 ‰ et une excellente stabilité de l'instrument. La problématique de l'augmentation de la concentration de CO2 dans l'atmosphère est exposée en introduction par un bilan des connaissances actuelles que l'on a du cycle du carbone. Puis l'état de l'art de la mesure de gaz à l'état de trace par spectroscopie d'absorption est décrit afin de justifier la configuration expérimentale choisie. Enfin, après avoir rappelé les fondements de la spectroscopie des isotopes du CO2, le montage expérimental retenu et développé, ses performances (et notamment les résultats de deux campagnes de mesures permettant de confronter les mesures de l'instrument SIMCO à celles d'un chromatographe en phase gazeuse et d'un spectromètre de masse) ainsi que les futures améliorations de l'instrument SIMCO sont présentés.

Titre traduit

Development and characterization of a tunable diode laser spectrometer for the continuous and in situ atmospheric composition of 12CO2 and 13CO2

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