Étude des effets des collisions dans les spectres infrarouges de CH₃I, molécule d’intérêt atmosphérique

Study of the effects of collisions in the infrared spectra of the atmospheric molecule CH₃I, a molecule of atmospheric interest

• Auteur / Autrice : Yosra Attafi
• Direction : Fridolin Kwabia Tchana, Hassen Aroui
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique. Chimie pollution
• Date : Soutenance le 09/07/2020
• Etablissement(s) : Université Paris Cité en cotutelle avec École nationale d'ingénieurs de Tunis (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l'environnement d'Île-de-France (Paris ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire interuniversitaire des systèmes atmosphériques (Créteil ; 1997-....)
• Jury : Président / Présidente : Jilani Lamloumi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fridolin Kwabia Tchana, Hassen Aroui, Jilani Lamloumi, Kamel Hammami, Pascale Chelin, Laurence Régalia-Jarlot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Kamel Hammami, Pascale Chelin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Raies spectrales, Formation des

Raies spectrales -- Élargissement

Spectroscopie à haute résolution

Fourier, Spectroscopie par transformée de

Mots clés libres

Iodure de méthyle

Spectroscopie à haute résolution par transformée de Fourier

Positions des raies

Intensités des raies

Coefficients d’auto-Élargissement

Coefficients d’élargissement par N₂

Coefficients d’élargissement par O₂

Déplacement de raie

Coefficients d’élargissement théorique

Dépendance en J et K

Methyl iodide

High-Resolution Fourier transform spectroscopy

Line positions

Line intensities

Self-Broadening coefficients

N₂ collisional broadening

O₂ collisional broadening

Shift coefficients

Theoretical broadening coefficients

J and K dependence.

Résumé

Les travaux présentés dans ce manuscrit sont consacrés à l’étude des effets des collisions dans les spectres infrarouges de CH₃I qui est une source importante de l’iode qui est un catalyseur de la destruction d’ozone. Une bonne modélisation de son spectre d’absorption est donc essentielle pour les mesures de concentration atmosphérique. Dans les bases de données internationales, la bande ν6 n’est pas mentionnée en raison du manque de paramètres spectroscopiques. Étant très intense et localisée dans la fenêtre atmosphérique de 11 μm, la bande ν6, pourrait servir à une future détection IR de CH₃I, par des instruments sondant dans l’IR, comme l’instrument IASI-NG en cours de préparation. Mais auparavant, il est nécessaire de fournir les paramètres spectroscopiques de CH₃I, grâce à la spectroscopie de laboratoire. C’est dans ce contexte que notre travail s’est inscrit. Le manuscrit comporte cinq parties. La première partie concerne les propriétés spectroscopiques de la molécule CH₃I. La deuxième partie est dédiée à l’appareillage, avec la description du spectromètre IRTF Bruker IFS125HR. Dans la troisième partie, nous exposons les résultats des intensités et des auto-élargissements de raies qui sont extrait à partir des spectres enregistré. La quatrième partie présente les résultats obtenus sur les coefficients d’élargissement et le déplacement collisionnel par N₂ et O₂. La dernier partie est consacrée à l’interprétation des mesures des élargissements collisionnels, obtenus précédemment à l’aide des calculs théoriques. La dépendance de ces paramètres en fonction des nombres quantiques J et K a été étudiée.

The work presented in this manuscript is devoted to the study of the effects of collisions in the infrared spectra of CH₃I, which is an important source of iodine, which is a catalyst for ozone destruction. Good modelling of its absorption spectrum is therefore essential for atmospheric concentration measurements. In international databases, the band ν6 is not mentioned due to the lack of spectroscopic parameters. Being very intense and localized in the atmospheric window of 11 μm, the ν6 band could be used for future IR detection of CH₃I, by instruments probing in the IR, such as the IASI-NG instrument under preparation. But first, it is necessary to provide the spectroscopic parameters of CH₃I, using laboratory spectroscopy. It is in this context that our work has been carried out. The manuscript consists of five parts. The first part concerns the spectroscopic properties of the CH3I molecule. The second part is dedicated to the apparatus, with a description of the Bruker IFS125HR FTIR spectrometer. In the third part, we present the results of the line intensities and self-broadening coefficients that are extracted from the recorded spectra. The fourth part presents the results obtained on N₂, O₂ broadening and shift coefficients. The last part is devoted to the interpretation of the collisional widening measurements, previously obtained using theoretical calculations. The dependence of these parameters on the quantum numbers J and K has been studied.