Mécanismes physico-chimiques des modifications de contaminants moléculaires sous irradiation UV-V sur satellites

par Mai Phuong Nghiem

Thèse de doctorat en Génie mécanique. Génie des matériaux

Sous la direction de Jean-François Roussel et de Thomas Tondu.

Soutenue en 2010

à Toulouse, ISAE .

mots clés

• Contamination
• Irradiation UV-V
• Modifications physico-chimiques
• étude paramétrique
• Caractérisation
• Photolyse
• Photo-fixation
• Irradiation -- Thèses et écrits académiques
• Photochimie -- Thèses et écrits académiques
• Contamination de surfaces -- Thèses et écrits académiques
• Satellites artificiels -- Thèses et écrits académiques

Résumé

En environnement spatial, la contamination moléculaire des surfaces des satellites constitue un problème majeur par la modification de leurs propriétés optiques ou thermo-optiques. En présence de rayonnements UV, les dégradations peuvent être aggravées par la fixation photochimique de contaminants. Le travail présenté dans cette thèse concerne donc les modifications physico-chimiques des contaminants moléculaires sous l’irradiation UV-V (ultraviolet du vide : 100 – 200 nm) entraînant cette fixation. Dans le but de comprendre les mécanismes de ces modifications, nous avons effectué des expériences de contamination et d'irradiation avec des contaminants purs. La formation de produits sous irradiation a été caractérisée de façon massique in situ (dépôt et ATG sur microbalance à quartz) et ex situ par des méthodes morphologiques (MEB), optiques (spectrométrie UV-Visible-PIR et IR) et chimiques (Chromatographie Phase Gazeuse couplée Spectrométrie de Masse). Différentes conditions de dépôt ont été étudiées (croissance d'un dépôt irradié, irradiation d'un dépôt épais) et une étude paramétrique sur les conditions d'irradiation a été menée. Nous avons ainsi pu mettre en évidence la modification et la fixation des contaminants et proposer des mécanismes de modification physico-chimiques des contaminants sous l’effet des UV-V. Des radicaux libres sont formés sous irradiation UV-V des contaminants. Leur addition forme des molécules de volatilités variées dont les petites expliquent la photolyse observée, tandis que les grosses molécules expliquent la fixation de contaminants dégradant les surfaces des satellites.

Titre traduit

Mechanisms for molecular contaminant physico-chemical modifications under VUV irradiation on spacecrafts

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