Etude spectroscopique de mélanges à base d’acétylène

: expérience et modélisation

Résumé

Ce travail porte sur l'étude de mélanges à base d'acétylène mis en présence d'autres gaz. Deux aspects complémentaires sont développés : une étude expérimentale de paramètres spectraux des raies d'absorption infrarouge et une étude théorique permettant de modéliser les collisions intermoléculaires.

La partie expérimentale porte sur l'étude de la dépendance en température des coefficients d'élargissement et de déplacement collisionnels de raies d'absorption infrarouge d'acétylène autoperturbé ou dilué dans l'hydrogène, l'azote ou le xénon. Les mesures sont réalisées par spectroscopie diode-laser à très haute résolution, pour des raies d'absorption de la bande vibrationnelle ν4+ν5, située vers 1330 cm−1, et dans des conditions de pression (entre 20 mbar et 400 mbar) et de température (entre 170.0 K et 500.0 K) très différentes. Les largeurs et les déplacements collisionnels sont déterminés par ajustements de profils théoriques (Voigt, Rautian-Solbel'Man et Galatry) sur les profils expérimentaux des raies. Les dépendances en température des coefficients de déplacement collisionnel de C2H2 autoperturbé et mis en présence de N2 ou de Xe, sont étudiées pour la première fois dans la bande ν4+ν5. La détermination expérimentale de ces coecients a nécessité le développement d'une méthode de mesure permettant d'atteindre une grande précision.

La partie théorique porte sur la modélisation des interactions entre les molécules mises en présence. Les collisions intermoléculaires sont décrites par un modèle semiclassique développé par Robert et Bonamy. Celui-ci considère que les niveaux d'énergie des molécules sont quantifiés mais suppose que leurs trajectoires sont régies par les lois de la mécanique classique. Un potentiel intermoléculaire ab initio est intégré à la version numérique de ce modèle
développée il y a quelques années. En effet, la description du potentiel d'interaction moléculaire est très importante puisqu'elle régit la collision entre les molécules en tant que telle et, de plus, sa partie isotrope inue directement sur leurs trajectoires. Intégrer un potentiel ab initio, c'est s'aranchir d'éventuelles approximations mais c'est aussi et surtout une manière honnête de tester le modèle semiclassique. Dans ce contexte, deux systèmes moléculaires sont
étudiés : N2-H2 et C2H2-H2.

Finalement, ces deux aspects apportent des informations distinctes mais complémentaires. D'une part, une simulation numérique doit être corroborée par des résultats expérimentaux an que ses résultats soient validés. D'autre part, un dispositif expérimental est toujours limité de par ses considérations techniques et la modélisation permet alors d'explorer des conditions difficilement accessibles par l'expérience.

la date de réponse	11 sept. 2012
langue originale	Français
L'institution diplômante	Universite de Namur
Sponsors	Université de Franche-Comté
Superviseur	Muriel Lepere (Promoteur), Joël Bonamy (Jury), Marie-Renée DE BACKER - BARILLY (Jury), Pierre Defrance (Jury), Pierre Joubert (Copromoteur), Ghislain Blanquet (Jury) & Bertrand Hespel (Président)