Université de Rennes Development and characterization of supersonic nozzles for gas-phase molecular spectroscopy Développement et caractérisation de tuyères supersoniques pour mener des études spectroscopiques moléculaires en phase gazeuse fente de largeur variabletuyères de Laval planaire hypersoniquejet-plasma RF supersoniqueCRDSspectroscopie IR basse température Adjustable-width slit nozzlede Laval hypersonic planar nozzlesupersonic RF plasma-jetCRDSlow-temperature infrared spectroscopy Tuyères supersoniques Jets de plasma Spectroscopie infrarouge Des tuyères planaires supersoniques innovantes sont conçues, développées et caractérisées pour générer des conditions thermodynamiques adaptées à l'analyse spectroscopique d'espèces moléculaires présentes dans divers environnements astrophysiques. 1) Une tuyère en fente de largeur réglable permet de modifier le nombre de Mach à volonté afin d'atteindre une température de rotation très basse (5-60 K). Les jets supersoniques ont été caractérisés par sonde Pitot et par une nouvelle approche de cartographie spectroscopique basée sur la technique ultrasensible CRDS. Le jet supersonique fortement sous-détendu révèle en particulier une transition entre un choc de Mach et une intersection régulière. Des spectres à haute résolution de l'éthylène ont été enregistrés à 6/8 K dans la gamme spectrale 1,6 µm, révélant de nouvelles bandes vibrationnelles qui viennent améliorer le modèle ab initio TheoReTS et enrichir les bases de données spectroscopiques. 2) Une tuyère de Laval hypersonique planaire est conçue et intégrée à un dispositif de chauffage (1000 K) pour sublimer des molécules complexes (C60), en phase solide dans les conditions standard. La géométrie de la tuyère est calculée pour produire un jet hypersonique haute densité pour une relaxation vibrationnelle efficace des molécules par le biais de collisions à deux corps. 3) un jet plasma RF est caractérisé finement par CRDS. Un spectre d'absorption à haute résolution de N2 a été enregistré dans le proche IR : le jet plasma est associé à une température vibrationnelle élevée (>> 1000 K) et à une température rotationnelle basse (< 150 K), ce qui est idéal pour l'étude spectroscopique des niveaux d'énergie vibrationnels excités. Innovative super/hypersonic planar nozzles are designed, developed and characterized to generate a range of thermodynamic conditions suitable for the spectroscopic analysis of molecular species detected in various astrophysical environments. Firstly, an adjustable-width slit nozzle is developed to modify the Mach number at will in order to reach very low rotational temperatures (5-60 K). Supersonic expansions were characterized by Pitot probe and a new spectroscopic mapping approach based on the ultrasensitive CRDS technique. The shock structure of the highly underexpanded supersonic flow is studied, revealing, in particular, the transition of a Mach shock to a regular intersection. High-resolution infrared spectra of ethylene were recorded at 6/8 K in the 1.6 µm spectral range, revealing a series of new vibrational bands used to refine the TheoReTS ab initio model and enrich the spectroscopic databases. Secondly, a de Laval hypersonic planar nozzle is designed and integrated into a custom-built heating device (1000 K) to sublimate complex molecules, such as C60, which are in solid phase under standard temperature and pressure conditions. The geometry of the nozzle is calculated to produce a high-density hypersonic flow that leads to efficient vibrational relaxation of the molecules through two-body collisions. Finally, a supersonic RF plasma source has been thoroughly characterized by CRDS. A high-resolution absorption spectrum of N2 was recorded in the near-IR: the plasma jet is associated with a high vibrational temperature (>> 1000 K) and a low rotational temperature (< 150 K), which is ideal for the spectroscopic study of excited vibrational/vibronic energy levels. Electronic Thesis or DissertationText en application/pdf1 : 9987 Kohttps://ged.univ-rennes1.fr/nuxeo/site/esupversions/37b4f39d-d9db-48be-a44d-80212bd19cf5 Lecomte Julien 1998-01-11 FR 296573566 julien_lecomte11@yahoo.com 2025URENS095 http://www.theses.fr/2025URENS095 2025-04-08 Physique Université de Rennesthesis.degree.grantor_1 26693823X Doctorat non ouiGeorgesRobertintervenant_1118611976RutkowskiLucileintervenant_2182702243GrossirGuillaumeintervenant_4296575402CanosaAndréintervenant_503311420XLagoVivianaintervenant_3FernandezJosé-Mariaintervenant_6296575658 S3MecoleDoctorale_1 267603320 Institut de Physique de Rennes partenaireRecherche_1 16177525X ddc:530 GeorgesRobertRutkowskiLucileLagoVivianaGrossirGuillaumeCanosaAndréFernandezJosé-MariaUniversité de RennesS3M Institut de Physique de Rennes ASCII PDF 10226808 restriction 2025-04-08 2026-05-08 confidentialité 2025-04-08 2026-05-08 restriction 2025-04-08 2026-05-08