Spectroscopic Study of Highly Ionised Plasmas : Detailed and Statistical Approaches

par Xieyu Na

Thèse de doctorat en Physique des plasmas

Sous la direction de Michel Poirier.

Soutenue le 16-11-2017

à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Ondes et Matière (Orsay, Essonne ; 2015-....) , en partenariat avec Université Paris-Sud (établissement opérateur d'inscription) et de Laboratoire Interactions, dynamiques et lasers (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....) (laboratoire) .

  • Titre traduit

    Etude spectroscopique des plasmas hautement ionisés : approche détaillée et statistique


  • Résumé

    La description des propriétésspectrales des plasmas hautement ionisés –comme ceux rencontrés en fusion nucléaire,en astrophysique et en expérimentationlaser-plasmas –peut nécessiter différentstypes d’interprétation, parmi lesquelsl’approche détaillée ou raie-par-raieimpliquant de la diagonalisation del’Hamiltonien du système et, l’approchestatistique basée sur la caractérisation desstructures spectrales à travers les momentsde distribution.Ce travail de thèse a pour objectif d'étudier etde mettre en œuvre les méthodes statistiquestraitant des cas où de nombreuses raies seregroupent en faisceaux de transition nonrésolus (UTA pour Unresolved TransitionArray).Pour cela, des études analytique et numériqueont été menées. D’une part, les momentsd’ordre élevé de la distribution d’énergies spinorbiteont été obtenus, en utilisant lestechniques de calcul de moyennes qui fontintervenir les résultats de la secondequantification et de l’algèbre de momentangulaire. D’autre part, après avoir implémentéun programme de post-traitement des donnéesatomiques produites par le code FAC (FlexibleAtomic Code), en mode détaillée comme enmode UTA, les spectres d’émission et


  • Résumé

    The description of spectralproperties of highly ionized plasmas – asthose studied in stellar atmospheres, facilitiesfor nuclear fusion, or laser-plasmasexperiments – may require different types ofinterpretation, among which the detailed line by-line accounting which relies on Hamiltoniandiagonalization and the statistical approachbased on the characterization of spectralstructures through distribution moments.My PhD work aims at developing statisticalmethods dealing with situations whereabundant lines gather in Unresolved TransitionArrays (UTA).To this end, analytical and numerical analysishave been carried out. On one hand, high-ordermoments of spin-orbit energy have beenderived using averaging calculation techniquesbased on second quantization results andangular momentum algebra. On the other hand,after implementing a post-processing programfor both detailed and UTA computations of theFlexible Atomic Code (FAC), emission andabsorption spectra of tungsten plasmas havebeen studied in tokamak-equivalentthermodynamic conditions.Results of this thesis should hopefully stimulatefurther analysis on averages computationinvolving complex transition processes.


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