Etude spectroscopique des plasmas hautement ionisés : approche détaillée et statistique

Spectroscopic Study of Highly Ionised Plasmas : Detailed and Statistical Approaches

• Auteur / Autrice : Xieyu Na
• Direction : Michel Poirier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des plasmas
• Date : Soutenance le 16/11/2017
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ondes et matière (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Interactions, dynamiques et lasers (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Jury : Président / Présidente : Wan-Ü Lydia Tchang-Brillet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michel Poirier, Wan-Ü Lydia Tchang-Brillet, Gérard Massacrier, Annette Calisti, Djamel Benredjem, Jean-Marcel Rax
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gérard Massacrier, Annette Calisti

Mots clés

Mots clés contrôlés

Codes numériques

Plasmas chauds

Spectroscopie atomique

Mots clés libres

Spectroscopie atomique

ETL

Raies et faisceaux de transition

Méthodes statistiques (UTA, SOSA)

Moment distribution

Atomic spectroscopy

LTE

Transition line and arrays

Distribution moment

Statistical methods (UTA, SOSA)

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

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.