Atelier VO Besançon 10 mars 2009 Programmes et banques de données spectroscopiques à lInstitut...

Atelier VO • Besançon• 10 mars 2009

Programmes et banques de données spectroscopiques à l’Institut Carnot

de Bourgogne (Dijon)

Réseau Européen VAMDC

Programmes et banques de données spectroscopiques à l’Institut Carnot

de Bourgogne (Dijon)

Réseau Européen VAMDC

Vincent BOUDONInstitut Carnot de Bourgogne – UMR 5209 CNRS-Université de Bourgogne, 9 Av. A. Savary, BP 47870, F-21078 DIJON, France


SommaireSommaire

I. XTDS & SPVIEW : calcul et analyses de spectres

II. Spectroscopie du méthane (CH4)

III. Spectroscopie de l’éthylène (C2H4)

IV. Les données de spectroscopie

Atelier VO-PLANETO n°2 • Paris • 13 décembre 2007

I. XTDS & SPVIEW :Calcul et analyse de spectres

I. XTDS & SPVIEW :Calcul et analyse de spectres


XTDS & CieXTDS & Cie

http://icb.u-bourgogne.fr/OMR/SMA/SHTDS

• Paramètres moléculaires

• Programmes de calcul et d’analyse

• XTDS : interface Java


Molécules inclusesMolécules incluses

STDS: CH4, SiH4, GeH4, CF4, …

HTDS: SF6, SeF6, WF6, UF6, …

D2hTDS: C2H4

C2vTDS: SO2F2

C4vTDS: SF5Cl

⎫

⎬

⎪⎪⎪⎪⎪⎪

⎭

⎪⎪⎪⎪⎪⎪

XTDS

O(3) ⊃Td

O(3) ⊃Oh

O(3) ⊃D2h

O(3) ⊃Td ⊃C2v

O(3) ⊃Oh ⊃C4v

+ MIRS (CH3D, CH3Cl, PH3, …)


Calculer un spectre avec XTDSCalculer un spectre avec XTDS


Attribuer des raies avec SPVIEWAttribuer des raies avec SPVIEW


Développements en coursDéveloppements en cours• Procédure de fit Levenberg-Marquardt améliorée

• Ajustement simultané des positions et des intensités

• Toupies symétriques XY3 (e.g. CH3D, CH3Cl, …)

• Interactions rovibroniques (e.g. CH3O, …)

Télécharger XTDS et SPVIEWTélécharger XTDS et SPVIEWhttp://icb.u-bourgogne.fr/OMR/SMA/SHTDS


II. Spectroscopie du méthane (CH4)II. Spectroscopie du méthane (CH4)


Les polyades de CH4Les polyades de CH4« Saturn Methane Image » – 16/02/2004

Cassini / MT2 Filter : 727 nm = 13755 cm-1

G

lob

al f

it

Titan

939 nm CH4 window

1.5

1.0

0.5

0.0

1200

011

000

1000

090

0080

0070

0060

00 /

Waven

um

ber

cm-1


Etat actuel des analyses (début 2007)Etat actuel des analyses (début 2007)Polyade / Région spectrale Positions Intensities Profils

1 – Etat de Base

0–200 cm-1 (> 5.0 m)

Analyse complète,

J ≤ 24Analyse complète Pas d’analyse

2 – Diade

1000–1800 cm-1 (5.6–10.0 m)

Analyse complète,

J ≤ 23Analyse complète,

+ qq. bandes chaudes

Perturbateurs :

He et N2

3 – Pentade

2200–3300 cm-1 (3.0–4.6 m)

Analyse complète,

J ≤ 18Analyse complète (bandes froides)

Perturbateurs :

He, Ar, N2, O2, CH4

4 – Octade

3700–4800 cm-1 (2.0–2.7 m)

Analyse complète,

J ≤ 17Analyse complète, (bandes froides)

Pas d’analyse

5 – Tétradécade

5400–6300 cm-1 (1.6–1.9 m)

Analyse incomplète,

J ≤ 12Analyse en cours (bandes froides)

Pas d’analyse

6 – Icosade

6600–7700 cm-1 (1.3 – 1.5 m)Analyse très partielle (1 bande parmi 20)

Pas d’analyse Pas d’analyse

Polyades supérieures

> 7800 cm-1 (< 1.28 m)Pas d’analyse Pas d’analyse Pas d’analyse

Fenêtres

(ailes lointaines des polyades)Pas d’analyse Pas d’analyse Pas d’analyse

ftp jupiter.u-bourgogne.fr, user: ftpboudon, password: ch4sf6dossier MethaneLineList (12CH4, 13CH4, 12CH3D)


Spectroscopie de CH4 : et la suite ?Spectroscopie de CH4 : et la suite ?• Continuer l’approche de l’analyse globale

• Prochain objectif : la Tétradécade (5400 – 6300 cm-1)

• Ajout de données (positions & intensités, bandes chaudes)

• Fenêtres (grands J, ailes lointaines) : atmosphères planétaires

• Isotopologues : 13CH4, 12CH3D, …

Nouvelles approches :Nouvelles approches :

• Utilisation de la surface de potentiel ab initio pour le calcul du Hamiltonien et du moment dipolaire effectifs (cf. travaux de Vl. G. Tyuterev, Reims)

• Approche statistique pour le méthane chaud


III. Spectroscopie de l’éthylène (C2H4)III. Spectroscopie de l’éthylène (C2H4)


1.6

1.4

1.2

1.0

0.8

0.6

0.4

1500148014601440142014001380Nombre d'onde/cm

-1

Exp.

Calc.

Iobs −I calc

I calc

< 2%

%υobs −%υcalc < 0.00016 cm-1

J. Vander Auwera, ULBJ. Vander Auwera, ULB

Analyse (positions et intensités) de la bande Analyse (positions et intensités) de la bande 1212Analyse (positions et intensités) de la bande Analyse (positions et intensités) de la bande 1212


Polyade Polyade PP00 : niveau de base : niveau de base

Polyade Polyade PP11 : 4 niveaux IR : 4 niveaux IR

3 niveaux Raman3 niveaux Raman

Vers une analyse globaleVers une analyse globaleen positions et intensitésen positions et intensités

Transitions Transitions infrarougesinfrarouges

Transition Transition RamanRaman

Transition MWTransition MW

NeptuneNeptune

Spectroscopie à haute résolution de CSpectroscopie à haute résolution de C22HH44Spectroscopie à haute résolution de CSpectroscopie à haute résolution de C22HH44

ftp jupiter.u-bourgogne.fr,user: ftpboudon, password: ch4sf6dossier EthyleneLineList (12C2H4)


IV. Les données de spectroscopieIV. Les données de spectroscopie


Une base de données actuelle : HITRANUne base de données actuelle : HITRANUne base de données actuelle : HITRANUne base de données actuelle : HITRAN• Stockage sous forme ASCII• Format de données fixes

Problème de la description des états quantiques


Mélange de niveaux : description complexeMélange de niveaux : description complexeMélange de niveaux : description complexeMélange de niveaux : description complexe


Exemple : CHExemple : CH44Exemple : CHExemple : CH44

Une transition est décrite par :

• Position, intensité, paramètres d’élargissement, …• Niveau supérieur – Niveau inférieur

Un niveau est décrit par une série de nombres quantiques :

n, J,C,α : polyade, nombre quantique de rotation, symétrie, multiplicité

Ψ (n, J ,C,α ) : Fonction propre

Ψ (n, J ,C,α ) = Ciα Ψ i

(n,{ i} , J ,C )

i

∑ , décomposition sur la base rovibrationnelle initiale,

{i} =nombres quantiques vibrationnels

Ψ i(n,{ i} , J ,C ) = Ψ r

( J ,nr ,Cr ) ⊗Ψv(n,{ i} ,Cv )( )

ψv(n,{ i} ,Cv ) = Ψv1

(l1 ,C1 ) ⊗Ψv2

(l2 ,C2 ) ⊗Ψv3

(l3 ,C3 )( )(C23 )⊗Ψv4

(l4 ,C4 )( )(Cv )


Plus compliqué : SFPlus compliqué : SF66Plus compliqué : SFPlus compliqué : SF66

ψv(n,{i},Cv ) =

Ψ v1

(l1 ,C1 ) ⊗Ψ v2

(l2 ,C2 ) ⊗Ψ v3

(l3 ,C3 )( )

(C23 )⊗Ψ v4

(l4 ,C4 )( )

(C234 )⊗Ψ v5

(l5 ,C5 )( )

(C2345 )⊗Ψ v6

(l6 ,C6 )( )

(Cv )

ObjectifsObjectifsObjectifsObjectifs

• 2009 : Développer un service « méthane » dans le cadre de VAMDC

• Autres molécules (SF6, C2H4, …)

• Cas plus complexes : spectroscopie rovibronique (CH3O, …)

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