Mise en œuvre de logiciels de simulation spectrale
Objectifs
Les objectifs liés à l’utilisation de ces logiciels sont multiples. Ils permettent notamment de caractériser la spectroscopie d’espèces mal connue et/ou complexe et d’apporter ainsi une aide cruciale pour leur détection par diagnostics laser (LIF, CRDS…). Ces logiciels permettent également la détermination de température (flammes/jet froid) ou de sections efficaces d’absorption et donc la quantification de mesures expérimentales.
Principe
L’utilisation de ces logiciels repose sur des bases de données spectroscopiques qui peuvent être soit intégrées aux programmes (c’est le cas de Lifbase ou de Hitran) soit introduits par l’utilisateur lui-même (Pgopher, Asyrotwin). Lifbase permet la simulation de spectres d’excitation et de fluorescence d’espèces diatomiques (OH, NO…). C’est notamment un excellent outil pour la détermination de température de flamme qui peut être réalisée par comparaison de spectres expérimentaux et calculés.
La base de données HITRAN regroupe les données spectroscopiques de 47 espèces dans une large gamme spectrale, principalement dans l’IR. Un programme écrit sous Labview™ (simul HITRAN) a été développé au PC2A afin de simuler des spectres dans des conditions variées (pression, résolution spectrale, …).
Pgopher est un logiciel qui offre la possibilité de calculer des spectres d’absorption rovibroniques de petites espèces polyatomiques (constantes spectroscopiques fournies par l’utilisateur). Les spectres calculés sont quantifiés et permettent, par exemple, la détermination de section efficace d’absorption dans les conditions de l’expérience.
Asyrotwin est un logiciel reposant également sur les données d’entrée fournies par l’utilisateur. Il permet entre autre la simulation de bandes spectrales de molécules complexes de type HAP. Comme pour Lifbase, les spectres calculés au moyen de ce logiciel peuvent également servir à la détermination de températures rotationnelles et/ou vibrationnelles, notamment lors des expériences de LIF en jet froid.
Quelques résultats
Bibliographie
Lifbase: J. Luque and D.R. Crosley, “LIFBASE: Database and Spectral Simulation Program (Version 1.5) ”, SRI International Report MP 99-009 (1999)
Pgopher: a Program for Simulating Rotational Structure, C. M. Western, University of Bristol, http://pgopher.chm.bris.ac.uk
Hitran: "The HITRAN2012 molecular spectroscopic database." Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer 130(0): 4-50. (2013)
Asyrotwin: R.H. Judge, D.J. Clouthier, Comput. Phys. Commun. 135(2001)293