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Plasma comme source pour l’étude des atomes et des molécules

Contact : Jörg Hermann

La petite taille et la brillance élevée font du plasma laser une source idéale pour les études de la structure atomique ou moléculaire. Les études peuvent être réalisées sur n’importe quelle espèce atomique ou moléculaire, à condition qu’elle possède des transitions radiatives dans le domaine spectral accessible par le système de détection. Lorsque l’ablation laser est induite par impulsion nanoseconde ultraviolette sous argon, le panache d’ablation est caractérisé par des distributions spatiales de température et de densité uniformes. Cette uniformité est exploitée dans les mesures de données spectroscopiques telles les paramètres d’élargissement Stark des raies et leurs probabilités de transition. On note que de nombreuses données manquent ou sont tabulées avec peu de précision dans les bases de données spectroscopiques, en particulier pour des raies appartenant à des éléments de masse atomique élevée.

Fig. 4. Diagramme de Boltzmann pour la mesure de température du plasma produit par ablation de l’aluminium sous argon. On en déduit une décroissance de la température de 15000 à 8000 K pendant la durée de 350 à 5000 ns.

Fig. 5. Raies spectrales d’aluminium dont les probabilités de transition Aul ne sont pas répertoriées dans la base de données NIST. Les valeurs Aul déduites des simulations diffèrent d’un facteur 2 de celles répertoriées dans la base de données Kurucz.

Publications :

Hermann J., Grojo D., Axente E., Gerhard C., Burger M., Craciun V., Ideal radiation source for plasma spectroscopy generated by laser ablation, Phys. Rev. E 96, 053210 1-6 (2017)

Burger M., Hermann J., Stark broadening measurements in plasmas produced by laser ablation of hydrogen containing compounds, Spectrochim. Acta Part B 122, 118–126 (2016)

Hermann J., Lorusso A., Perrone A., Strafella F., Dutouquet C., Torralba B., Simulation of emission spectra from nonuniform reactive laser-induced plasmas, Phys. Rev. E 92, 053103 1-15 (2015)

Hermann J., Gerhard C., Axente E., Dutouquet C., Comparative investigation of laser ablation plumes in air and argon by analysis of spectral line shapes : Insights on calibration-free laser-induced breakdown spectroscopy, Spectrochim. Acta Part B 100, 189-196 (2014)

Cirisan M., Cvejic M., Gavrilovic M.R., Jovicevic S., Konjevic N., Hermann J., Stark broadening of Al II lines in a laser-induced plasma, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 133, 652-662 (2014)