A. Spectre Raman à haute résolution de la bande ν2 de 12CH4

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Submitted on 1 Jan 1975

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A. Spectre Raman à haute résolution de la bande ν 2 de 12CH4

Jean-Paul Champion, H. Berger

To cite this version:

Jean-Paul Champion, H. Berger. A. Spectre Raman à haute résolution de la bande

ν2 de 12CH4.

Journal de Physique, 1975, 36 (2), pp.135-139. �10.1051/jphys:01975003602013500�. �jpa-00208237�

135

A. SPECTRE RAMAN A HAUTE RÉSOLUTION

DE LA BANDE

_03BD2

DE 12CH4

J. P.

CHAMPION

^{et H. BERGER}

Laboratoire de

Spectronomie Moléculaire,

Faculté des Sciences

6,

^boulevard

Gabriel,

²¹⁰⁰⁰

Dijon,

^France

(Reçu

^{le 22 août}

1974)

Résumé. ²⁰¹⁴ Le spectre ^Raman de vibration-rotation de la

bande 03BD2 de 12CH4

^a été obtenu avec une résolution de 0,13 cm-1 pour les branches O ^et P et de 0,10 cm-1

pour

les branches Q, ^{R et S.}

La structure fine est en grande partie séparée.

Abstract. ²⁰¹⁴ The Raman spectrum ^of the 03BD2 vibration-rotation band of

12CH4

^is obtained with

a resolution of 0.13 cm-1 for the O and P branches and 0.10 cm-1 for the Q, R and S branches.

Most of the fine structure is split.

LE JOURNAL DE PHYSIQUE ^TOME 36, ^FÉVRIER 1975,

Classification

Physics ^Abstracts

5.444

. 1. Introduction. ^- La bande

fondamentale v2

^de

’2CH4

^a

^été

^étudiée pair ^M. A. Thomas et H. L. Welsh

[1]

^{en diffusion Raman}

et

_{par J. S.}

Burgess,

E. E. Bell et H. H. Nielsen

[2]

^en

absorption

^infra-

rouge. Dans les 2 _cas, les transitions ont une intensité faible et les résolutions obtenues ne sont pas suffi- santes pour

séparer

^{la structure fine.}

Le

développement

récent des lasers à

Argon

^de

grande puissance

^{et le}

pouvoir séparateur

^{de notre}

dispositif expérimental [3], [4]

^ont

permis

^l’étude

de cette bande en

spectroscopie

^{Raman. La résolution}

d’environ

0,10

^{cm-1 rend}

possible

^une

analyse précise

de cette bande

[5].

2. Conditions

expérimentales.

^{- Le}

spectrographe

Raman réalisé-au laboratoire de

Spectronomie

^Molé-

culaire de

Dijon [3], [4]

^{a été}

équipé

^{d’un laser} à argon

Spectra-Physics

^{modèle 170} muni du sélecteur de mode modèle 589. La

puissance

^{de sortie sur la raie}

5 145

A

^est de

3,5

^W.

Lors de travaux antérieurs

[3]

^{nous avions}

placé

la cuve à diffusion à l’intérieur d’une cavité laser à réflexions

multiples.

^{Dans le} montage

actuel,

pour

conserver la stabilité du

résonateur,

^{nous avons} réalisé

les

réflexions

multiples

^du faisceau laser à l’extérieur de la cavité résonante. Le nombre de passages du faisceau excitateur dans la cuve à diffu- sion de

7,5

^{m de}

long

^est de l’ordre de 60.

Pour

augmenter

l’éclairement sur la

plaque photo- graphique

^{une lentille}

cylindrique

^{de 10 cm de focale}

réduit verticalement les

images spectrales

^{dans le} rapport ^3. ,

De

longs

temps ^de pose

(jusqu’à

¹⁰⁰

heures)

^sont

nécessaires à

l’enregistrement

^d’un spectre ^{de vibra-} tion-rotation et une très bonne stabilité de l’ensemble du

dispositif expérimental

^est

indispensable.

^Un

système

d’asservissement

unique

compense les défor- mations

mécaniques

^du

spectrographe

^{de 8 m de}

focale et les faibles variations à

long

^{terme de la}

fréquence

excitatrice. Le faisceau

laser,

^{utilisé comme}

référence,

^{donne une}

image

^{de la} fente d’entrée du

spectrographe

^{dans le}

plan

^{focal. Le}

système

^détecte

et

corrige

^{avec une}

grande précision

^les

microdépla-

cements de cette

image

de référence

[6].

Le spectre ^{de la}

bande v2 de 12CH4

^{a été}

enregistré

sur

plaques photographiques

^{Kodak II a D. Les}

TABLEAU 1

Conditions

expérimentales

^de

l’enregistrement

^du spectre de la bande V2

de 12CH4

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphys:01975003602013500

136

FIG. 1. ^- Enregistrement microdensitométrique de la bande _V2 de 12CH4 : Branches 0 et P. Les raies du thorium sont marquées ^d’un point.

137

FIG. 2. ^- Enregistrement microdensitométrique de la bande _V2 de

12CH4 :

^Branches Q, ^{R et S. Les} raies du thorium sont marquées ^d’un point.

138

FIG. 3. ^- Enregistrement microdensitométrique ^{de la} bande v2 ^de

12CH4 :

Branche S. Les raies du thorium sont marquées ^d’un point.

139

TABLEAU II

conditions

expérimentales

^sont différentes suivant les

régions

^du spectre

(Tableau I).

^Elles

dépendent principalement

de l’intensité relative des différentes branches du spectre ^et de la transmission du _spec-

trographe.

3. Résultats. ^- Le

dépouillement

^du spectre ^est réalisé à l’aide d’un microdensitomètre directement relié à un calculateur.

Compte

^tenu du faible bruit de la

plaque photographique,

^le

pointé

^{des maxima}

de densité peut être effectué avec une bonne

précision.

L’écart maximum entre les

pointés

^{réalisés sur}

plu-

sieurs

enregistrements

^{du même} spectre ^{est de}

1

0,01 cm-’.

Certaines raies ne sont pas

séparées

^ou

présentent

un

rapport signal

^sur bruit très faible. Nous avons

évalué la

position

de telles raies en tenant compte de leurs formes.

Les

longueurs

d’onde standards du thorium déter- minées _par A.

Giacchetti,

^{R. W.}

Stanley

^et

R. Zalubas

[7]

^{ont servi à}

l’étalonnage

^du spectre.

Pour

chaque plaque photographique

nous avons

calculé un

polynôme d’étalonnage

^{du 30}

degré

par la méthode des moindres carrés. Les nombres d’ondes des raies observées ont été ainsi mesurées avec une

précision

^de

0,01

^{cm-1. La}

précision

^{sur les transi-}

tions Raman

correspondantes

^{est de}

0,02 cm-1 (Tableau II).

La résolution obtenue

(0,10 cm-’)

^{est suffisante}

pour

séparer

^en

grande partie

^{la structure fine de la}

bande étudiée. L’attribution de 126 transitions a

permis

le calcul des niveaux

d’énergie

de l’état excité V2 ⁼ 1 au 4e ordre

d’approximation [5].

-

Bibliographie

[1] THOMAS, ^M. A. and WELSH, ^H. L., ^Canad. J. Phys. 38(1960) ^1291.

[2] BURGESS, ^J. S., BELL, ^{E. E. and} NIELSEN, H. H., J. Opt. ^Soc.

Amer. 43 (1953) ^1058.

[3] BERGER, H., FAIVRE, M., CHAMPION, ^{J. P. and} MORET-BAILLY, J., J. Mol. Spectrosc. ⁴⁵ (1973) ^298.

[4] MORET-BAILLY, ^{J. et} BERGER, H., C. R. Hebd. Séan. Acad.

Sci. 269 (1969) ^416.

[5] CHAMPION, ^J. P., ^J. Physique ³⁶ (1975).

[6] CHAMPION, J. P. and BERGER, H. (à paraître).

[7] GIACCHETTI, A., STANLEY, ^{R. W. and} ZALUBAS, R., ^J. Opt.

Soc. Amer. 60 (1970) ^474.