Am DLR Neustrelitz wird kontinuierlich die totale Ionosation der Atmosphäre bestimmt und globale Karten der vertikal integrierten Elektronendichte erstellt. Es werden dazu die Signale der Navigationssatelliten-Systeme GPS und GLONASS verwendet. In dieser Arbeit wird die Verteilung des totalen Elektronengehalt (TEC) oberhalb der mittleren Breiten während der Übergangssaison September bis November 2004 auf langperiodische Variationen im Bereich von mehreren Tagen sowie zonalen Wellenzahlen bis zu 5 untersucht. Die Ergebnisse werden mit einer Analyse von planetaren Wellen aus assimilierten Stratosphärendaten, Radardaten für Temperatur vom Collm Observatorium (51.3◦N, 13.0◦O) und Beobachtungen der kritischen Plasmafrequenz der F2-Schicht (f0F2) mit der Ionosonde in Juliusruh (54.6◦N, 13.4◦O) verglichen, um den meteorologischen Einfluss auf die Variation der Ionosphäre zu studieren. / The DLR Neustrelitz regularly produces maps of the total total electron content (TEC) on a global scale using the navigation satellite systems GPS and GLONASS to forecast space weather. In this study we turn our attention to the higher middle latitudes TEC variations during September to November 2004 in a long-period range of several days with a zonal wavenumber up to 5. The results are compared with a planetary wave analysis using assimilated stratospheric data, mesosphere/lower thermosphere radar temperature data at Collm observatory (51.3◦N, 13.0◦E) and the ionosonde observed critical plasma frequency of the F2-layer (f0F2) at Juliusruh (54.6◦N, 13.4◦E) to investigate the meteorological influences on ionospheric variability.

Converging cylindrical shock waves have been studied experimentally. Numericalcalculations based on the Euler equations and analytical comparisons basedon the approximate theory of geometrical shock dynamics have been made tocomplement the study.Shock waves with circular or polygonal shock front shapes have been createdand focused in a shock tube. With initial Mach numbers ranging from 2 to4, the shock fronts accelerate as they converge. The shocked gas at the centreof convergence attains temperatures high enough to emit radiation which isvisible to the human eye. The strength and duration of the light pulse due toshock implosion depends on the medium. In this study, shock waves convergingin air and argon have been studied. In the latter case, the implosion lightpulse has a duration of roughly 10 μs. This enables non-intrusive spectrometricmeasurements on the gas conditions.Circular shock waves are very sensitive to disturbances which deform theshock front, decreasing repeatability. Shocks consisting of plane sides makingup a symmetrical polygon have a more stable behaviour during focusing,which provides less run-to-run variance in light strength. The radiation fromthe gas at the implosion centre has been studied photometrically and spectrometrically.Polygonal shocks were used to provide better repeatability. Thefull visible spectrum of the light pulse created by a shock wave in argon hasbeen recorded, showing the gas behaving as a blackbody radiator with apparenttemperatures up to 6000 K. This value is interpreted as a modest estimation ofthe temperatures actually achieved at the centre as the light has been collectedfrom an area larger than the bright gas core.As apparent from experimental data real gas effects must be taken intoconsideration for calculations at the implosion focal point. Ideal gas numericaland analytical solutions show temperatures and pressures approaching infinity,which is clearly not physical. Real gas effects due to ionisation of theargon atoms have been considered in the numerical work and its effect on thetemperature has been calculated.The propagation of circular and polygonal have also been experimentallystudied and compared to the self-similar theory and geometrical shock dynamics,showing good agreement. / QC 20110502

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Dans un contexte où les sciences lasers évoluent rapidement, il est essentiel de pouvoir résoudre l’équation de Schödinger pour des systèmes multiélectroniques dans le régime non perturbatif. Nous proposons un algorithme de dynamique multi-électronique corrélée qui repose sur une partition de type Feshbach. La forme Adams de cette partition combinée avec un propagateur Cayley-Crank-Nicholson permet à cet algorithme de conserver la norme de la fonction d’onde et d’avoir un bon comportement de convergence. Nous détaillons la mise en oeuvre de cette méthodologie pour la dynamique d’ionisation en champ intense, d’abord au niveau mono-électronique, puis au niveau de N-électrons. Afin d’illustrer cette méthodologie, nous avons étudié l’ionisation de la molécule H₂ à noyaux fixes lorsqu’elle est soumise à un champ laser XUV et attoseconde.

Titre de l'écran-titre (visionné le 30 novembre 2023) / Dans cette thèse, la dynamique d'excitation électronique et d'ionisation de H₂ dans une impulsion laser intense est étudiée en utilisant une approche ab initio pour résoudre numériquement l'équation de Schrödinger dépendante du temps (TDSE) pour ce système. Nous avons développé une nouvelle méthodologie utilisant des fonctions B-Splines comme base de développement des fonctions d'onde multi-configurationnelles du système. Afin de décrire et d'analyser la dynamique d'ionisation et d'excitation électronique, nous faisons appel au programme MEDYS (Many-Electron-Dynamics System), conçu à notre laboratoire en interne, et dont l'adaptation en base B-Spline pour donner la version MEDYS-BSpline est un des objectifs de la thèse. Ce programme utilise une méthode d'interaction de configuration dépendante du temps (TDCI) pour décrire la dynamique temporelle de l'ionisation sur les voies de l'espace lié et celui des cations. En application de la méthodologie, le travail continue avec la détermination du régime d'ionisation, tunnel ou multiphotonique, quand la molécule H₂ est soumise à un rayonnement intense dans l'infra-rouge proche (de longueur d'onde λ = 800 nm). Le travail entreprend également une évaluation numérique de l'approximation du Champ Fort en comparant les résultats de calculs de la dynamique électronique utilisant l'approximation de Strong Field Approximation (SFA) avec ceux utilisant une représentation complète et non-SFA du propagateur de l'électron ionisé. / In this thesis, the dynamics of electronic excitation and ionization of H₂ in an intense laser pulse are studied using an ab initio approach to numerically solve the time-dependent Schrödinger equation (TDSE) for this system. We have developed a new methodology using B-Spline functions as a basis for developing the multiconfigurational wave functions of the system. To describe and analyze the dynamics of ionization and electronic excitation, we employ the in-house program called Many-Electron-Dynamics System (MEDYS), and one of the objectives of the thesis is to adapt it to the B-Spline basis, resulting in the MEDYS-BSpline version. This program utilizes a time-dependent configuration interaction (TDCI) method to describe the temporal dynamics of ionization in both bound and cationic states. Applying this methodology, the work continues with the determination of the ionization regime, either tunneling or multiphoton, when H₂ is subjected to intense radiation in the near-infrared (wavelength λ = 800 nm). The work also undertakes a numerical evaluation of the Strong Field Approximation (SFA) by comparing the results of electronic dynamics calculations using the SFA approximation with those using a full and non-SFA representation of the ionized electron propagator.

Dans cette thèse, nous présentons une étude de l'ionisation multiphotonique ou tunnel de certains atomes et molécules dans un régime intermédiaire d'intensité (~10¹³-10¹⁴ W/cm²) en utilisant des impulsions provenant d'un laser ultra rapide Ti:saphir. En étudiant l'ionisation à deux couleurs de Ar et de Xe, nous présentons un modèle pour quantifier les contributions tunnel quasi-statique et multiphotonique. La dépendance du taux d'ionisation de Ar et de Xe sur l'angle entre les vecteurs de polarisation de deux impulsions ([omega] et 2 [omega] est mesurée. L'ionisation de cinq molécules organiques, C₆H₆, C₅NH₅, C₃H₆, C₂H₄, et C₂H₂, est étudiée. Deux phénomènes sont observés. La première observation montre que la probabilité d'ionisation jusqu'à un état uniquement chargé (+1) est supprimée en comparaison avec des atomes fictifs ayant le même potentiel d'ionisation. La seconde montre que l'ionisation double de ces molécules se produit principalement par un processus non séquentiel. Ces molécules présentent une probabilité relative énorme pour l'ionisation non séquentielle, qui est attribuée à la suppression de l'ionisation multiphotonique ou tunnel d'un ion de charge +1. Finalement, pour une application de spectroscopic laser, les spectres de masse de deux isomères de butène, 1-butène et cis-2-butène ionisés par des impulsions laser femtosecondes intenses sont comparés. On montre que la différence entre ces deux spectres est beaucoup plus prononcée que celle qu'on observe sur des spectres obtenus par collisions d'électrons de 100 eV. Notre observation suggère l'application possible de l'ionisation multiphotonique dissociative par des impulsions d'un laser ultrarapide pour la spectroscopic de masse de haute performance pour distinguer des molécules similaires.

No / Lipidomics aim to generate qualitative and quantitative information on different classes of lipids and their species, and when applied in conjunction with proteomic and genomic assays, facilitate the comprehensive study of lipid metabolism in cellular, organ or body systems. Advances in mass spectrometry have underpinned the expansion of lipidomic methodologies. Prostanoids are potent autacoids present in a plethora of cellular systems, known best for their intimate role in inflammation. Electrospray ionisation (ESI) allows the efficient ionisation of prostanoids in aqueous systems. ESI can be readily coupled to liquid chromatography (LC) followed by tandem mass spectrometry (MS/MS)-based detection, thus allowing the development of a potent and selective LC/ESI-MS/MS quantitative assays. The protocol we describe in this chapter outlines the steps we follow to a) extract prostanoids from solid or liquid samples, b) semi-purify the metabolites using solid phase extraction c) set-up the HPLC separation using reverse phase chromatography and d) set up the MS/MS assay using a triple quadrupole mass spectrometer. The experimental details and notes presented here are based on the detailed protocols followed in our group

Ce travail présente une étude théorique de l’ionisation simple par impact électronique appelé (e, 2e) et la photo-double ionisation (γ, 2e) de la molécule CO2. Dans ces expériences complètes les particules émergeant sont détectées en coïncidence. Ceci permet l’étude de la structure électronique de la cible et les mécanismes de l’ionisation. L’originalité de notre approche réside dans l’introduction d’un modèle à trois centres coulombiens (ThCC) satisfaisant les conditions asymptotiques correcte jusqu’à l’ordre de O ((kr) −2 dans la description des électrons émergeant dans le cadre de la première approximation de Born. L’état initial de la cible est décrit par des orbitales de Dyson construites sur une base de fonctions Gaussiennes. Des valeurs empiriques pour l’écrantage des trois noyaux de la cible due aux électrons inactives et pour les paramètres de Sommerfeld dans le potentiel d’interaction et les fonctions Coulombiennes, respectivement, sont introduits pour obtenir un meilleur accord avec les résultats expérimentaux. Pour le cas du photo-double ionisation le double continuum est décrit par un modèle à trois centres corrélé / This work presents a theoretical study of single electron impact ionization called (e, 2e) and the photo-double ionization (γ, 2e) of the CO2 molecule. In these complete experiments, the emerging particles are detected in coincidence. This allows the study of the electronic structure of the target and the mechanisms of the ionization. The novelty of our approach is the introduction of a three-center Coulomb model (ThCC) satisfying the correct asymptotic conditions until the order of O ((kr) −2 in the description of emerging electrons through the first Born approximation. The initial state of the target is described by Dyson orbitals constructed on the basis of Gaussian functions. Empirical values for the screening of the three cores of the target due to the inactive electrons and to Sommerfeld parameters in the interaction potential and Coulomb functions, respectively, are introduced to obtain a better agreement with the experimental results. In the case of photo-double ionization, the double continuum is described by a correlated three centers model

L'aptitude des zéolithes à initier spontanément des séparations de charges durables constitue une de leurs propriétés les plus fascinantes. Dans le cadre de cette étude, l'adsorption de trois amines aromatiques (phénothiazine, tétraméthyl-p-phénylènediamine et diéthylaniline) possédant un potentiel d'ionisation faible (< 7 eV) a été étudiée dans des zéolithes à canaux de types mordénite, ZSM-5 et Ferriérite. Ces échantillons ont été caractérisés par spectroscopie d'absorption UV-visible par réflexion diffuse, spectroscopie de diffusion Raman et résonance paramagnétique électronique. Les effets de la largeur des pores et de la longueur de la chaine alkyle portée par la molécule ont ainsi été testés. L'ensemble des résultats a mis en évidence le rôle essentiel de l'effet du confinement sur le processus d'ionisation et sur la stabilisation des états de charges séparées pendant de longues durées. L'observation d'espèces radicalaires de longues durées de vie s'explique par un éloignement des électrons éjectés par rapport au site d'ionisation de la molécule (compartimentalisation). Le deuxième enjeu de cette thèse est consacré à l'étude d'une nouvelle voie de synthèse de nanoclusters d'argent au sein du réseau poreux des zéolithes. La formation des clusters est initiée par la réduction de cations Ag⁺ suite à l'ionisation spontanée ou photoinduite d'une molécule aromatique donneuse d'électron préalablement adsorbée dans les canaux. Les premières étapes de formation de ces nanoclusters d'argent ont été identifiées grâce à la spectroscopie d'absorption UV-visible résolue en temps et à l'utilisation de nanoparticules de zéolithes en solution colloïdale.

A realistic description of ionization in intense laser fields is implemented into the Non-Adiabatic Quantum Molecular Dynamics (NA-QMD) formalism. First, the error of a finite basis expansion is considered and a new measure is proposed for time-dependent calculations. This is used to investigate systematically the influence of the used basis set in calculations on the hydrogen atom in intense laser fields. Second, absorbing boundary conditions in basis expansion are introduced via an imaginary potential into the effective one-particle Hamiltonian. It is shown that the used form of the absorber potential is valid in many-electron time-dependent density functional theory calculations, i.e. that only ionized states are affected by the absorbing potential. The absorber is then tested on reference calculations that exist for H and aligned H+2 in intense laser fields. Excellent agreement is found. Additionally, an approximative treatment of the missing electron-nuclear correlations is proposed. It is found in calculations on H+2 that a qualitative improvement of the description of nuclear dynamics results. The extension of the NA-QMD formalism is then used to investigate the alignment behavior of diatomic molecules. Recent experiments on H+2 and H2 are reviewed and explained. It is found that dynamic alignment, i.e. the laser induced rotation of the molecule, plays a central role. The alignment behavior of H+2 and H2 and its intensity dependence is investigated after that. A drastic difference between H+2 and H2 is found in NA-QMD as well as model calculations. Then, the focus is on an astonishing new effect that has been found in N2 calculations. This effect which is called &amp;quot;rotational destabilization&amp;quot; is studied on the model system H+2. Yet, it might be observable only in heavy dimers and might have already been found in an experiment on I2.