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Relativistische Ionisationsdynamik atomarer SystemeLenz, Ernst. Unknown Date (has links) (PDF)
Techn. Universiẗat, Diss., 2002--Berlin.
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High sensitivity detection of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons desorbed from soot particles using Laser Desorption/Laser Ionisation/Time-Of-Flight Mass Spectrometry : an approach for studying the soot growth process in flames / Détection ultra-sensible d'hydrocarbures aromatiques polycycliques adsorbés à la surface des suies par désorption laser/ionisation laser/spectrométrie de masse à temps de vol : une approche pour étudier les processus de croissance des suies dans les flammesFaccinetto, Alessandro 14 December 2009 (has links)
Présent dès les premiers instants de la combustion, les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) jouent un rôle prépondérant dans la formation des suies avant d’être adsorbés par les particules ainsi formées. Les HAP influencent ainsi la quantité, la composition et la morphologie des suies émises pendant la combustion. L'étude de l'évolution de la phase adsorbée de ces particules au sein de la flamme doit permettre de mieux comprendre leur mécanisme de formation ainsi que leur impact sur la santé et l’environnement. Une expérience originale dédiée à une telle étude et basée sur le couplage des techniques de Désorption Laser, Ionisation Laser et Spectrométrie de Masse a été développée pendant cette thèse. Des suies collectées dans des flammes sont irradiées par un laser à 532 nm permettant ainsi la libération des HAP adsorbés. Les HAP sont ionisés par un deuxième laser à 266 nm avant d'être finalement analysés dans un spectromètre de masse à temps de vol. L’interprétation des spectres ainsi obtenus a fait l’objet d’une analyse très approfondie afin de caractériser les étapes de désorption et d’ionisation. Les analyses, réalisées dans différents types de flammes permettent d’identifier les HAP présents à la surface des suies à différents stades de leur formation, l’étendue des spectres variant fortement dans la zone de nucléation des suies. Afin de distinguer les HAP gazeux de ceux adsorbés, une nouvelle méthode de collecte basée sur le dépôt des suies et des HAP gazeux sur des substrats différents a été développée. Par ce biais, l’implication de réactions hétérogènes entre les HAP gazeux et les suies dans la croissance de ces dernières a pu être mise en évidence. / Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAH) are important precursors of carbonaceous soot particles, thus influence the quantity and morphology of particulate emission of combustion processes. Furthermore the PAH adsorbed on the surface of the soot particles contribute to the carcinogenicity of the particles, so there is scientific interest in characterising and quantifying those species to provide key information on the mechanism of soot formation and to understand their impact on environment and human health. An original setup based on the coupling of Laser Desorption, Laser Ionisation and Time-Of-Flight Mass Spectrometry techniques has been dedicated to the analysis of PAH desorbed from soot. Briefly, soot is sampled from flames using an extractive vacuum probe and deposed on porous filters. The samples are irradiated with a 532 nm laser beam to promote the desorption of neutral molecules. The ejecta are then ionised with a 266 nm laser beam, and the positive ions produced this way are mass analysed in a TOF-MS. The complete characterisation of the desorption and ionisation process has been the first goal of this work. The acquired expertise allowed investigations on different flames in which the PAH have been identified and studied at different level of their formation. Particularly, relevant differences in the mass spectra have been detected in the soot inception region. A new method based on the deposition of soot on different substrates is proposed in order to distinguish the PAH belonging to the gas-phase during the sampling from those adsorbed on soot particles, hence the role of the heterogeneous reactions between gaseous PAH and soot particles has been highlighted.
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Characterization of soot particles and their precursors produced during the combustion of conventional and alternative fuels : an in-situ laser diagnostics and ex-situ mass spectrometry investigation / Caractérisation des particules de suie et de leurs précurseurs produits lors de la combustion de carburants fossiles et alternatifs : une étude in situ par diagnostics laser et ex situ par spectrométrie de masseNgo, Thi Linh Dan 10 October 2019 (has links)
L'intérêt pour les biocarburants s’est considérablement accru ces dernières années car ceux-ci pourraient permettre de diminuer la dépendance aux combustibles fossiles et contribuer à une croissance neutre en carbone. L’influence de l’utilisation de biocarburants sur les émissions de polluants (CO,CO_2,NO_x,HC, etc.) a fait l’objet de nombreux travaux, cependant les effets de la nature de ces carburants alternatifs sur les propriétés physico-chimiques des particules et des espèces aromatiques produites sont encore peu étudiés. Dans le cadre de ce travail de thèse, nous visons à caractériser les émissions de particules de suie et d'hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) lors de la combustion de carburants conventionnels et alternatifs (biocarburants) pertinents pour les secteurs de l'automobile et de l'aéronautique, tout en essayant de mettre en lumière leurs influence sur les mécanismes de formation de ces polluants. Pour atteindre cet objectif, deux réacteurs de laboratoire, un bruleur turbulent swirlé et un Combustion Aerosol STandard (CAST), ont été utilisés comme générateurs de suie. De plus, nous avons combiné différentes techniques laser complémentaires in situ, les incandescence et fluorescence induites par laser (LII/LIF), et ex situ, la spectrométrie de masse après désorption et ionisation laser (L2MS) et la spectrométrie de masse des ions secondaires (SIMS). Dans une flamme turbulente swirlée pour cinq carburants (Diesel, n-butanol, mélange 50/50 Diesel/n-butanol, Jet A1 et Synthetic Paraffinic Kerosene SPK), les profils LII et LIF et les propriétés des particules de suie et de leurs précurseurs en fonction de la hauteur dans la flamme ainsi que leur composition chimique ont été étudiés. De fortes corrélations entre les résultats obtenus avec les techniques in situ et ex situ ont été mises en évidence permettant de caractériser spectralement et chimiquement ces espèces. En outre, une nouvelle méthode d'étalonnage a été développée pour déduire directement la fraction volumique de suie à partir du signal LII en utilisant la luminance énergétique absolue émise par une source ayant un rayonnement de corps noir. En parallèle, les expériences utilisant le dispositif CAST ont été menées avec les carburants aéronautiques (Jet A1 et SPK). Outre l'influence du carburant de substitution, les effets d’un stripper catalytique (CS) sur les particules de suie et les espèces volatiles ont été examinés. / Interest in biofuels has increased significantly in recent years as they could reduce dependence on fossil fuels and contribute to carbon-neutral growth. The influence of using biofuels on their exhaust emissions (CO,CO_2,NO_x,HC, etc.) has been studied widely. However, the effects of the nature of these alternative fuels on the physical and chemical properties of the particles and aromatic species produced are not fully understood. As part of this thesis work, we aim to study the emissions of soot particles and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) during the combustion of conventional and alternative fuels (biofuels) relevant to the automotive and aerospace sectors, while trying to highlight their influence on the formation of such pollutants. To achieve this goal, two laboratory combustors, a swirled turbulent jet burner and a Combustion Aerosol STandard (CAST), were used as soot generators. In addition, we have combined various complementary in-situ laser techniques, laser-induced incandescence and fluorescence (LII/LIF), and ex-situ two-step laser mass spectrometry (L2MS) and secondary ion mass spectrometry (SIMS). In a swirled turbulent jet flame for five fuels (Diesel, n-butanol, 50/50 Diesel/n-butanol mixture, Jet A1 and Synthetic Paraffinic Kerosene SPK), the LII and LIF profiles and properties of soot particles and their precursors with the height in the flame as well as their chemical composition were studied. Strong correlations between the results obtained with in-situ and ex-situ techniques have been demonstrated which allowed us to characterize these species spectrally and chemically. In addition, a new calibration method has been developed to directly deduce the soot volume fraction from the LII signal using the absolute radiance emitted from a light source having black body behavior. In parallel, experiments using the CAST device were conducted with aeronautical fuels (Jet A1 and SPK). In addition to the influence of the alternative fuel, the effects of a catalytic stripper (CS) on soot particles and volatile species were examined.
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Évaluation d'une nouvelle source de post-ionisation en spectrométrie de masseSauvageau, Benoit January 2002 (has links)
Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.
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Visualisation de la double ionisation du xénonGingras, Guillaume 13 April 2018 (has links)
Nous avons étudié les processus non linéaires d'ionisation du xénon lors d'interaction avec une impulsion laser ultra-brève et intense de 100fs. (1fs.=1.10-15s). La dépendance de ces processus sur la longueur d'onde du rayonnement laser est investiguée dans le but de mettre en évidence le régime d'ionisation multiphotonique et le régime d'ionisation par effet tunnel. Utilisant un système TOPAS ("Traveling-wave Optical Parametric Amplifier of Superfluorescence"), pompé par un système laser Titane-Saphir (800nm à 100 fs.), nous avons mesuré à l'aide d'une technique de spectroscopie à temps de vol, la production d'ions Xe+ et Xe2+ sur une plage de longueur d'onde s'étalant de 500nm à 2300nm dans un domaine d'intensité de 10TW/cm2 à 1PW/cm2 avec un faisceau laser linéairement polarisé. Les résultats permettent de distinguer les domaines d'ionisation séquentielle et non séquentielle du xénon doublement ionisé en fonction de la longueur d'onde. D'un autre côté, nous avons calculé numériquement les taux d'ionisation du xénon utilisant le modèle PPT (Perelomov et al. (1965)). Il est connu que ce modèle constitue une bonne approximation particulièrement pour les taux d'ionisation du xénon simplement ionisé comme une fonction de la fréquence du rayonnement d'interaction. Ainsi grâce à ce modèle, nous avons pu reconstruire les événements expérimentaux de sorte que nous pouvons directement comparer en fonction de la longueur d'onde et de l'intensité de rayonnement laser le schéma d'ionisation séquentielle prédit par le modèle PPT avec nos résultats expérimentaux. Les résultats nous permettent alors une visualisation directe de la structure du domaine d'ionisation non séquentielle du Xe2+. L'analyse du domaine non séquentiel à plusieurs longueurs d'ondes montre qu'un mécanisme de rediffusion joue un rôle important dans les processus non séquentiels d'ionisation double. Dans ce type de mécanisme, un électron est d'abord éjecté par le champ laser et revient interagir avec un second électron (en se redirigeant vers son ion parent dans l'axe de polarisation du laser) pour ensuite y partager son énergie et ainsi produire une ionisation non séquentielle. / We have studied the frequency dependence of single and double ionization of xenon in the multiphoton and tunneling regime by a short laser pulse of 100fs. (1fs.=1.10-15s). We have used a traveling-wave optical parametric amplifier of superfluorescence (TOPAS) pumped by an 800-nm, 100-fs Titane-Sapphire laser system and a time-of-flight spectrometer (TOF). We have measured the ionization yield of Xe+ and Xe2+ in the wavelength range between 500 and 2300nm for intensity between$10TW/cm2 and 1PW/cm2. These results allow us to visualize the non sequential part as well as the sequential part of the ionization process leading to Xe2+. Otherwise, we also have done calculations for the ionization rate of xenon using the PPT model (Perelomov et al. (1965)) which is known to be a good approximation for the ionization rate (which is frequency dependent) for the single ionization of noble gas. Using the fact that the Xe+ yield can be correctly predicted for the single ionization process, we have reconstructed the experimental events in such a way that it allows us to compare directly our measurements to the PPT prediction of a sequential scheme of ionization. Results show clearly the enhancement of the Xe2+ yield charge state (the so call "knee" structure on the ionization curve). The analysis of the non sequential in the wavelength regime show that a rescattering mechanism play an important role in non sequential double ionization. In this type of mechanism, one electron is first ejected by the laser field and come back to interact with a second electron (by redirecting itself toward his parent ion in the direction of the laser polarization) to share his energy and then product a non sequential ionization.
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Electron correlation and electro-nuclear couplings in the dissociative-ionization dynamics of molecules in intense laser fieldsVigneau, Jean-Nicolas 17 July 2024 (has links)
Cette thèse, en deux parties distinctes, se concentre sur l'étude de la dynamique moléculaire de H$_2$ soumis à un champ laser intense. Dans la première partie (chapitres 2 et 3), j'explore le rôle crucial de la corrélation électronique dans le processus d'ionisation simple de la molécule H$_2$ , en utilisant une méthode ab-initio pour résoudre l'équation de Schrödinger dépendant du temps dans l'approximation de Born-Oppenheimer. J'examine différentes configurations géométriques de la molécule, correspondant à différentes distances internucléaires : à l'état d'équilibre, dans une configuration allongée et dans une configuration quasi-dissociée. Cette analyse permet de mieux apréhender les mécanismes fondamentaux impliqués dans l'ionisation de la molécule H$_2$ en champs laser intenses. Dans la seconde partie (chapitres 4, 5 et 6), je me suis tourné vers le développement d'un modèle semi-classique permettant d'étudier l'ionisation simple et double de la molécule H$_2$. Ce modèle permet de calculer de manière quasi-analytique les taux d'ionisation, y compris jusqu'à l'explosion coulombienne, tout en intégrant la propagation des paquets d'onde vibrationnels de la molécule dans sa forme neutre et ionisée. J'ai ainsi été en mesure de prendre en compte les effets résultant de la dynamique de vibration des noyaux, ce qui constitue une avancée significative dans la modélisation de la dynamique moléculaire sous l'impact de champs laser suffisamment intenses pour engendrer une ionisation multiple des molécules. Dans le cadre de ma première étude axée sur les interactions électroniques, j'ai modifié le programme « Many Electron Dynamics System », ou MEDYS, afin de pouvoir désactiver adiabatiquement la corrélation électronique. Ce programme, qui est basé sur un algorithme multi-configurationnel dépendant du temps, est issu de plusieurs décennies de travail au sein du groupe du Prof. Nguyen-Dang de l'Université Laval au Canada. En comparant les dynamiques obtenues avec et sans corrélation électronique, j'ai pu sonder les limites et les conséquences de l'approximation SAE, pour « Single Active Electron ». Cette analyse m'a permis de mieux comprendre l'importance de la corrélation électronique dans le processus d'ionisation simple de la molécule H$_2$. Dans ma seconde étude, j'ai développé un programme entièrement nouveau pour représenter le processus d'ionisation de manière semi-classique tout en tenant compte de la dynamique vibrationnelle. J'ai commencé par étudier l'influence de différentes approximations dans le calcul des vitesses d'ionisation de la molécule, telles que les approximations ADK ou PPT moléculaires, sur les probabilités de première et seconde ionisation, pour différentes longueurs d'onde d'un champ laser pulsé. J'ai également étudié l'impact sur la distribution vibrationnelle non-Franck-Condon formée dans l'ion moléculaire H$_2^+$, des différents paramètres de l'impulsion laser, y compris la polarisation linéaire ou circulaire du champ. J'ai intégré la dynamique vibrationnelle dans ce modèle en utilisant une approche de type opérateur fractionné, pour propager les paquets d'onde de H$_2$ et H$_2^+$. En comparant ces résultats avec ceux obtenus en figeant la dynamique nucléaire, j'ai pu confirmer l'importance d'inclure le mouvement des noyaux dans la modélisation de la dynamique d'ionisation moléculaire, en particulier pour des noyaux très légers comme c'est le cas dans la molécule H$_2$. Enfin, j'ai pu générer et analyser les spectres de distribution d'énergie cinétique des protons, dans le processus de dissociation de la forme ionisée de la molécule et lors de l'explosion Coulombienne. Ces résultats pourraient être précieux pour de futures collaborations avec des chercheurs en physique des plasmas, leur fournissant un outil permettant d'estimer les probabilités d'ionisation simple et double, et les spectres d'énergie cinétique des protons, contribuant ainsi à une meilleure compréhension des phénomènes physiques se produisant dans certains plasmas. / This thesis, in two distinct parts, focuses on the study of the molecular dynamics of H$_2$ subjected to an intense laser field. In the first part (Chapters 2 and 3), I explorethe crucial role of electronic correlation in the single ionization process of the H$_2$ molecule, using an ab-initio method to solve the time-dependent Schrödinger equation in the Born-Oppenheimer approximation. I study different geometric configurations of the molecule corresponding to different internuclear distances: at equilibrium, in an extended configuration, and in a quasi-dissociated configuration. This analysis provides a better understanding of the fundamental mechanisms involved in the ionizationof the H$_2$ molecule in intense laser fields. In the second part (Chapters 4, 5 and 6), I turned to the development of a semiclassical model for the study of single and double ionization of the H$_2$ molecule. This model allows the quasi-analytical calculation of ionization rates, including up to the Coulomb explosion, while integrating the propagation of vibrational wave packets of the molecule in its neutral and ionized form. This allowed me to take into account the effects resulting from the vibrational dynamics of the nuclei, which represents a significant advance in the modeling of molecular dynamics under the influence of laser fields intense enough to produce multiple ionization of molecules. In my first study of electronic interactions, I modified the program "Many Electron Dynamics System", or MEDYS, to adiabatically deactivate the electronic correlation. This program, based on a time-dependent multi-configuration algorithm, is the result of decades of work in the group of Prof. Nguyen-Dang at Laval University in Canada. By comparing the dynamics obtained with and without electronic correlation, I was able to explore the limits and consequences of the SAE approximation, for "Single Active Electron". This analysis allowed me to better understand the importance of electronic correlation in the single ionization process of the H$_2$ molecule. In my second study, I developed a new model to represent the ionization process in a semiclassical way, taking into account vibrational dynamics. I started by investigating the influence of different approximations in calculating the ionization rates of the molecule, such as the ADK or PPT molecular approximations, on the first and second ionization probabilities, for different wavelengths of a pulsed laser field. I also studied the influence of different laser pulse parameters, including the linear or circular polarization of the field, on the non-Franck-Condon vibrational distributions formed in the H$_2^+$ molecular ion. I have integrated vibrational dynamics into this model, using a split-operator approach to propagate the H$_2$ and H$_2^+$ wave packets. By comparing these results with those obtained by freezing the nuclear dynamics, I was able to confirm the importance of including nuclear motion in the modeling of molecular ionization dynamics, especially for very light nuclei such as in the H$_2$ molecule. Finally, I was able to generate and analyze proton kinetic energy release spectra during the process of dissociation of the ionized form of the molecule and during the Coulomb explosion. These results could prove useful in future collaborations with plasma physics researchers, providing them with a tool for estimating single and double ionization probabilities and proton kinetic energy spectra, thus contributing to a better understanding of the physical phenomena occurring in certain plasmas.
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Measurement of energy loss by muons in Lithium Hydride on MICEGardener, Rhys January 2018 (has links)
The Muon Ionisation Cooling Experiment (MICE) has been commissioned to provide the first demonstration of ionisation cooling. MICE will aim to demonstrate that ionisation cooling can be used to reduce of the emittance of a beam of muons to meet the requirements of future particle physics experiments such as the Neutrino Factory, or Muon Collider. As of October 2016, commissioning of Step IV of MICE has been completed which provides an opportune time to make material physics studies on the absorber material. The cooling formula that MICE will use to measure the emittance reduction was reviewed. It is shown that the energy loss term is important when measuring cooling, and an accurate measurement of the energy loss will hence improve the accuracy of the cooling formula. The physics of ionisation cooling is also reviewed. The primary absorber used in the early data taking of MICE Step IV will be a 65mm disk of Lithium Hydride. The energy loss of Lithium Hydride was estimated using the equations of energy loss developed by Bethe. Methods were developed in this thesis to make measurements of the energy loss using data from the MICE trackers, and the timeof- flight data through the cooling channel. The energy loss of muons in monte-carlo simulations measured with the two alternative methods was found to be in agreement, with a measurement by the trackers of 9.02 ± 0.07, and from simulated time-of-flight of 9.32 ± 0.15. The first measurement of energy loss by 200 MeV/c muons was made using time-of-flight data using real muons in the MICE channel of ∆E = 9.23 ± 0.13 MeV, corresponding to a stopping power of Lithium Hydride of dE/dx = 1.42 ± 0.02 MeV g−1 cm2.
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Description and simulation of the physics of Resistive Plate Chambers / Description et simulation de la physique des détecteurs de type Resistive Plate ChambersFrançais, Vincent 04 July 2017 (has links)
Le siècle dernier a vu le développement de la physique des particules, avec la fondation du célèbre modèle Standard de la physique des particules. Plus spécifiquement, durant les 70 dernières années de nombreuses particules ont été détecté et étudié. Parallèlement à ces découvertes, les moyens expérimentaux et les détecteurs ont grandement évolué. de la simple chambre à bulles de l'expérience Gargamel, qui a posé la première brique expérimentale du modèle standard, aux détecteurs complexes d'aujourd'hui tel que le LHC. Durant le développement de nouveaux détecteurs, nous pouvons distinguer deux grandes catégories: les détecteurs dits Solid State et les détecteurs gazeux. La première englobe les détecteurs tels que les Cherenkov ou les scintilateurs tandis que les derniers utilisent un gaz comme moyen de détection.Les détecteurs gazeux ont aussi grandement évolué durant le siècle dernier, des tubes Geiger-Muller au chambres à étincelles ou Pestov, qui peuvent faire face aux taux de détections toujours grandissant des accélérateurs de particules. The Parallel Plate Avalanche Chamber est un détecteur gazeux similaire mais fonctionne en mode avalanche, où les signaux électriques sont produits par une multiplication contrôlée des électrons dans le gaz. Les autres détecteurs susmentionnées fonctionnent eux en mode étincelle, où le signal détectée est produit par une décharge électrique dans le gaz.Le mode avalanche permets un taux de détection encore supérieur mais au prix de signaux électriques beaucoup plus faibles. Au début des années 80 un nouveau type de détecteur gazeux commence à se développer, les Resistive Plate Chambers. Ce détecteur présente la particularité de pouvoir fonctionner en mode étincelle ou avalanche, selon le design. Utilisé en mode avalanche, ils présentent un taux de détection particulièrement intéressant au prix de signaux électriques faibles, nécessitant un circuit d'amplification dédié. De nos jours les Resistive Plate Chambers sont très largement utilisés dans de nombreuses expériences de physique des particules, notamment pour leurs performances intéressantes et leur prix contenu. Malgré leur usage répandu, les Resistive Plate Chambers n'ont pas été beaucoup étudié d'un point de vue modélisation et simulation. La simulation d'un détecteur est un outil essentiel pour leur développement et leur fabrication, permettant de tester un design et calculer les performances que l'on est en droit d'attendre. Dans les travaux présentés dans ce document nous nous sommes intéressés à la description des différents phénomènes physiques se produisant durant une avalanche électronique au sein d'un Resistive Plate Chambers fonctionnant en mode avalanche, dans le but de les modéliser et simuler. Nous décrivons un modèle détaillé pour le processus d'ionisation, qui est l'évènement fondamental pour tout détecteur gazeux. Nous décrivons aussi un modèle mis au point par Riegler-Lippmann-Veenhof pour le développement d'avalanche électronique. Une simulation C++ a été produite dans le contexte de cette étude et quelques résultats sont présentés. / The 20th century saw the development of particle physics research field, with the fundationof the famous Standard Model of particle physics. More specifically during the past 70 years numerous particles have been detected and studied. Alongside those discoveries, the experimental means and detectors has greatly evolved. From the simple Gargamel bubble chamber, which lay the first brick to the Standard Model theory, to the nowadays complex detectors such as the LHC. In the development of newer particles detector, one can distinguish two big categories:the solid state detectors et the gaseous detectors. The former encompass detectors suchas Cherenkov and scintillator counters while the later make use of gases as detection medium. The gaseous detectors have also greatly evolved during the past century from theGeiger-Muller tube to the spark or Pestov chambers, which can cope with the increasing detection rate of particles accelerator. The Parallel Plate Avalanche Chamber is a similar gaseous detector but operates in avalanche mode, where the detected signal is producedby a controlled multiplication of electrons in the gas. The aforementioned detectors were operated in spark mode, where the detection is made through a spark discharge in the gas.The avalanche mode allows even greater detection rates at the expense of signal amplitude. In early 80s a new gaseous detector design began to emerge: the Resistive Plate Chambers.This detector has the particularity to operates in spark or avalanche mode depending on its design. Operated in avalanche mode, they present an impressing detection rates at the expense of very small electric signals, requiring dedicated amplification circuitries. Nowadays the Resistive Plate Chambers are widely used in numerous experiments worldwide,because of their interesting performances and relatively small price. Despite their widespread usage, the Resistive Plate Chambers have not been extensively studied from a simulation and modelisation point of view. Simulation of a detectoris an essential tool for its development and construction, as it allows to test a design and predict the performances one may get. In this work we focused on the description of the physics phenomenons occuring during an electronic avalanche inside a Resistive Plate Chambers operated in avalanche mode, in order to properly modelise and simulate them. We review a detailed model of the ionisation process, which is the fundamental event in any gaseous particle detector, alongside theRiegler-Lippmann-Veenhof model for the electronic avalanche. A C++ simulation has been produced in the context of this work and some results are presented.
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Ergebnisse ionosphärischer Messungen am Observatorium Collm während der totalen Sonnenfinsternis vom 11. 8.1999Jacobi, Christoph, Kürschner, Dierk 05 December 2016 (has links)
Während der Sonnenfinsternis am 11. 8. 1999 kam es zu einer kurzzeitigen starken Abnahme der Ionisation im Höhenbereich der D-Region (60-90 km Höhe) am Unterrand der Ionosphäre. Mit bodengebundenen funktechnischen Beobachtungen der Ausbreitung elektromagnetischer Wellen über die D-Region konnte dieses Ereignis in charakteristischer Weise als ein simulierter Tag-Nacht-Übergang mit allen zu erwartenden Konsequenzen beobachtet werden. Auf der Basis von Funkwellen-Ausbreitungsmessungen werden in Collm (51.3°N, 13°E) Windmessungen im Höhenbereich der Mesopause und unteren Thermosphäre (80-105 km) durchgeführt, die in der Regel - bedingt durch die Besonderheiten der ionosphärischen Wellenausbreitung des
verwendeten Frequenzbereiches - nur in den Nachtstunden möglich sind. Während der Hauptphase des Finsterniseffektes wurden Messungen auch am Tag möglich. Die Ergebnisse fügen sich gut in das aus den mittleren monatlichen Nachtwerten für die Tagstunden extrapolierte Niveau ein. Die Reaktion der Ionosphäre auf die Sonnenfinsternis erfolgte mit geringer Verzögerung: der maximale Effekt war 5-10 Minuten nach der größten Abdeckung der Sonnenscheibe zu verzeichnen. / During the solar eclipse on 11 August 1999 a short-term decrease of ionisation in the D-region ( 60- 90 km altitude) at the lower boundary of the ionosphere appeared. Using ground-based measurements of radio-wave propagation through the D-region the event could be monitored as a simulated day-night-transition with the expected consequences for the ionosphere. At Collm (51.3°N, 13°E), mesopause region (80-105 km) windmeasurements are carried out based on radio wave propagation, which are not possible in summer during daylight hours due to radio-wave absorption. During the eclipse measurements became possible for a short period. Tue results fit well to mean monthly daytime data extrapolated from nighttime measurements. The reaction of the ionosphere on the solar eclipse was fast; the maximum effect was registered only 5-10 minutes after the maximum eclipse of the solar disk.
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Etude des mécanismes fondamentaux d'interaction entre impulsions laser ultra-brèves et matériaux diélectriques / Study of the fundamental interaction mechanisms between ultrashort laser pulses and dielectric materialsBilde, Allan 21 June 2018 (has links)
L'interaction entre impulsions lasers ultra-brèves et matériaux diélectriques est un sujet d'étude en constant renouvellement, motivé aussi bien par la naissance d'une multitude d'applications (micro-usinage laser, opérations de la cornée, ...) que par ses aspects fondamentaux (génération d'harmoniques d'ordre élevé, électronique au cycle optique, ...). Pourtant, les mécanismes sous-jacents à cette interaction sont encore mal compris, en particulier d'un point de vue quantitatif. En effet, une bonne partie des phénomènes ont lieu durant le passage de l'impulsion laser, c'est-à-dire pendant quelques dizaines de femtosecondes. De surcroît, les éclairements impliqués dans l'interaction sont élevés : quelques dizaines de TW/cm^2. La compréhension et la quantification des processus élémentaires ayant lieu durant l'interaction requiert donc de concevoir des expériences sur mesure ainsi que d'effectuer un travail approfondi de modélisation. Dans ce manuscrit sont présentées deux techniques expérimentales complémentaires utilisées durant la thèse : l'interférométrie fréquentielle et la spectroscopie d'absorption résolues en temps. Ces deux techniques sont employées pour étudier les processus électroniques d'excitation et de relaxation dans trois matériaux distincts : le quartz, le saphir et l'oxyde de magnésium. La quasi-intégralité des résultats expérimentaux sont analysés à l'aide d'un modèle en équation de taux multiples (MRE) permettant de discriminer l'importance relative de chacun des processus pris en compte. Tout d'abord, une preuve expérimentale directe de l'existence de l'ionisation par impact dans le quartz est présentée. Ces résultats ont été obtenus par l'exposition de l'échantillon à une série de deux impulsions, ce qui permet de moduler indépendamment la densité et la température du plasma. Les résultats expérimentaux sont reproduits avec succès par le modèle MRE intégrant l'ionisation multiphotonique, le chauffage des porteurs photo-excités ainsi que l'ionisation par impact comme processus d'excitation. Nous nous concentrons ensuite sur une seconde série de résultats concernant la relaxation du saphir après excitation induite par laser. Un nouveau mécanisme de relaxation est proposé et testé par la modélisation pour tenter d'expliquer la dynamique de ce processus. Ce mécanisme implique la formation d'excitons auto-piégés puis leur recombinaison. Enfin, le modèle MRE est appliqué à la détection de seuils d'ablation dans les trois solides. Le choix du critère physique déterminant ce seuil, sujet soumis à d'intenses débats dans la littérature, est alors discuté. / The interaction between an ultrashort laser pulse et dielectric materials is a constantly evolving field motivated by the birth of various applications (laser micro-machining, cornea surgery, ...) as well as its fundamental aspects (high-order harmonic generation, electronics at optical-cycle regime, ...). However, the underlying mechanisms of this interaction are still to be understood, especially from a quantitative point of view. Indeed, most phenomena occur during the pulse propagation through the material (i.e. in a few tens of femtoseconds). Moreover, the involved intensities are very high: a few tens of TW/cm^2. These two aspects make it difficult to study this interaction. To push the understanding forward, it is necessary to design new experiments and carry out an extensive work in modelling. Two complementary experimental techniques are presented in this manuscript: time resolved spectral interferometry and absorption spectroscopy. These two techniques are used to study elementary excitation and relaxation electronic processes in three different materials: Quartz, sapphire and magnesium oxide. Almost all experimental results are analyzed using a multiple rate equations (MRE) model allowing us to discriminate the relative importance of each of these processes. Firstly, a direct experimental proof of the existence of impact ionization in quartz is presented. These results have been obtained by exposing the sample to a sequence of two laser pulses, allowing us to tune independently both density and temperature of the plasma. The experimental results are successfully reproduced by the MRE model including multiphoton ionization, inverse bremsstrahlung and impact ionization as excitation processes. We then focus on another series of results on sapphire relaxation after laser-induced excitation. A new relaxation mechanism is proposed and tested by modelling to attempt to explain the dynamic of this process. This mechanism involves the formation of self-trapped excitons and their recombination. Finally, the MRE model is applied to the detection of the laser-induced ablation threshold in all three solids. The choice of the physical criterion defining this threshold, a subject that has caused intense debates over the past years, is discussed.
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