Spectroscopie Rovibrationnelle par Transformée de Fourier du Signal d'Ionisation IR-VUV sur Synchrotron. Etude de Faisabilité. – FTID-IRVUV

FTID - IRVUV Spectroscopy(Fourier Transform Ionisation-Detected Optical spectroscopy) I- Introduction Le projet a pour objectif à long terme la mise au point d'un nouveau dispositif pour l'observation, à haute résolution, du spectre d'absorption rovibrationnel ou rovibronique de molécules dans une détente supersonique. Le refroidissement important causé par une détente adiabatique d'un gaz rare fournit un milieu idéal pour l'étude de molécules flexibles ou comportant de nombreux niveaux de vibration de basse énergie, pour l'étude de molécules réactives et intermédiaires réactionnels ou l'étude de complexes ou agrégats faiblement liés. Diverses méthodes spectroscopiques ont été appliquées à de tels systèmes, telles que la spectroscopie de photoélectron, la spectroscopie micro-onde ou de fluorescence qui permettent d'obtenir des informations précieuses sur certains de ces systèmes. Aucune de ces techniques ne réunit à la fois le caractère d'applicabilité générale et la richesse d'information structurale de la spectroscopie infrarouge rovibrationnelle. Celle-ci s'effectue classiquement par détection photométrique, mais les dispositifs existants souffrent soit d'un manque de sensibilité (FTIR), soit d'une couverture spectrale limitée (lasers IR). De plus, les mesures photométriques intègrent la totalité des absorptions des espèces présentes. Les mesures effectuées par méthode de double résonance IR-UV utilisant des lasers IR et UV pour photoioniser et détecter sélectivement contournent cette difficulté, mais cette méthode est restreinte à des systèmes avec des états relais proches de la moitié de l'énergie d'ionisation (EI) ainsi que des résolutions et domaines spectraux restreints. Nous proposons de tirer partie d'un avantage unique, présent seulement dans un centre de rayonnement synchrotron, qui est de pouvoir combiner photons IR et VUV, produits de façon synchrone et avec des intensités stables sur un large domaine d'énergie, pour mettre au point un instrument permettant d'effectuer une photoionisation à deux couleurs IR-VUV. Cette méthode serait, par essence, applicable à tout système polyatomique et combinerait les sensibilité et sélectivité de la spectrométrie de masse, aux facultés traditionnelles de la spectroscopie par Transformée de Fourier : grand domaine spectral et haute résolution (HR). II- Concept expérimental Pour réaliser ce projet, nous souhaitons tirer partie de l'instrumentation développée sur la ligne AILES du synchrotron SOLEIL (Saclay, France). A partir de fin 2006, une ligne de lumière couplant un interféromètre IR au rayonnement synchrotron sera disponible. Cet équipement permettra de combiner les avantages de brillance et de flux accrus de cette source à la grande couverture spectrale d'un interféromètre Bruker 125HR (0.001-1 eV domaine spectral, résolution 0.001 cm-1). Nous proposons de coupler à cet ensemble un dispositif d'extraction et de sélection des photons UV dans le domaine 6-12 eV. L'énergie des photons VUV sera ajustée dans un intervalle de quelques dixièmes d'eV pour rester inférieure, par quelques centièmes d'eV, au seuil d'ionisation des molécules considérées. Ensuite, dans un jet moléculaire de dimension modeste, seront focalisés les faisceaux IR modulé de l'interféromètre et UV pour photoioniser juste au dessus du seuil les espèces étudiées. La collection et sélection des ions permettra d'isoler une espèce de masse donnée et la transformée de Fourier du signal ionique fournira un spectre d'absorption correspondant aux transitions vers les états relais impliqués d'une espèce isotopique ou d'un agrégat donné. III- Objectif scientifique Notre but sera d'appliquer cette technique à l'obtention de spectres rovibrationnels ou vibroniques de molécules faisant l'objet des études développées dans les laboratoires des différents partenaires. Au Laboratoire PPM (Université Paris XI) des études sont développées sur des molécules d'intérêt astrophysiques. Le LISA développe des étud...