Spectromètre d'absorption à très haute résolution par transformation de Fourier dans le VUV profond – VUV-STF

Description du projet VUV-STF - - Objectifs et contexte :. - Objectif - A la suite d'une étude débutée en 1994 au Laboratoire Charles Fabry de l'Institut d'optique (LCF/IOTA), un prototype d'interféromètre à balayage dédié à la spectrométrie par transformée de Fourier (STF) à haute résolution dans le VUV profond a été réalisé avec succès. Il a permis de valider les principes de conception et de réalisation, démontrant ainsi que l'objectif d'un instrument de rou-tine de Pouvoir Résolvant (PR) de 5 105 à 106 fonctionnant typiquement de 240 nm (5 eV) à 40 nm (30 eV) est raisonnable et réalisable. - L'objectif de la demande est de construire un instrument amélioré (intégrant les enseignements du démonstrateur) et de l'installer sur la ligne DESIRS de la source synchrotron SOLEIL, avec les spécifications suivantes : fonctionnement jusqu'à 40 nm (30 eV) avec une résolution maximale de 106 à la longueur d'onde minimale. On demande en outre une participation à la construction de « l'environnement échantillon » qui sera placé entre la source RS et la STF : jet moléculaire (molécu-les refroisies, radicaux) plus cellule d'absorption thermostatée avec le pompage différentiel associé. - Un tel dispositif sera unique au monde. Installé et mis en ?uvre sous le contrôle de Nelson de Oliveira, qui en est un des concepteurs, il aura vocation à être un outil de spectroscopie à ultra-haute résolution, ouvert à la communauté des physico-chimistes de la phase diluée, intéressés par l'étude des niveaux électroniques excités et super-excités des atomes, des molécules et des radicaux. - Contexte scientifique : la spectroscopie atomique et moléculaire dans le VUV - La spectroscopie à ultra-haute résolution concerne essentiellement la phase diluée dans laquelle on peut négliger les interactions inter-moléculaires, donnant lieu à des structures spectrales potentiel-lement très fines : les états de Rydberg atomiques ou moléculaires ainsi que les structures rotationnel-les des molécules. Par rapport au domaine UV-visible, bien couvert par les instruments convention-nels tels que les lasers et les lampes associées à la STF, le domaine VUV est particulièrement inté-ressant puisqu'il couvre le domaine des excitations des électrons de valence vers des états très exci-tés en général peu étudiés, dont la spectroscopie et la réactivité chimique sont mal connus alors qu'elles sont fondamentales pour la compréhension des processus physico-chimiques que l'on ren-contre dans différents domaines : astrophysique, plasmas, catalyse...etc... Le champ d'application de la très haute résolution en phase diluée dans les domaines VUV et X-mou, a fait l'objet d'un colloque dédié qui s'est tenu en mars 2005 à Orsay et qui a rassemblé 170 scientifiques dont un tiers d'étrangers (cf: www.synchrotron-soleil.fr/workshops/high-resolution_march2005/index.htm). - On distingue notamment les champs d'application suivants : - Spectroscopie et dynamique des états de Rydberg atomiques et moléculaires. On vise ici à l'étude de ces états très excités (position des raies, durée de vie, perturbation de séries, couplages électroni-ques) et à leur dynamique (pré-dissociation, autoionisation) via la comparaison avec les calculs théo-riques (MQDT par exemple). Les systèmes peuvent être de simples atomes de gaz rares (accord théorie/expérience étonnamment encore très perfectible) ou des petites molécules (H2, N2, H20, OCS - Photoabsorption de molécules du Milieu interstellaire : il y a dans ce domaine un besoin clair et ex-primé d'expériences de laboratoire permettant d'interpréter les spectres VUV obtenus par des spectromètres embarqués sur des satellites (FUSE par exemple). On cherche à connaître les positions et force d'oscillateur des transitions, ce qui, par comparaison avec les données astronomiques permet de remonter à la température du milieu interstellaire, à sa densité, à sa composition isotopique et à déduire des modèles pour la « survie » d'une espèce vis-à-vis