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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
Atelier VO • Besançon• 10 mars 2009
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
Atelier VO • Besançon• 10 mars 2009
XTDS & CieXTDS & Cie
http://icb.u-bourgogne.fr/OMR/SMA/SHTDS
• Paramètres moléculaires
• Programmes de calcul et d’analyse
• XTDS : interface Java
Atelier VO • Besançon• 10 mars 2009
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, …)
Atelier VO • Besançon• 10 mars 2009
Calculer un spectre avec XTDSCalculer un spectre avec XTDS
Atelier VO • Besançon• 10 mars 2009
Attribuer des raies avec SPVIEWAttribuer des raies avec SPVIEW
Atelier VO • Besançon• 10 mars 2009
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
Atelier VO-PLANETO n°2 • Paris • 13 décembre 2007
II. Spectroscopie du méthane (CH4)II. Spectroscopie du méthane (CH4)
Atelier VO • Besançon• 10 mars 2009
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
Atelier VO • Besançon• 10 mars 2009
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)
Atelier VO • Besançon• 10 mars 2009
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
Atelier VO-PLANETO n°2 • Paris • 13 décembre 2007
III. Spectroscopie de l’éthylène (C2H4)III. Spectroscopie de l’éthylène (C2H4)
Atelier VO • Besançon• 10 mars 2009
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
Atelier VO • Besançon• 10 mars 2009
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)
Atelier VO-PLANETO n°2 • Paris • 13 décembre 2007
IV. Les données de spectroscopieIV. Les données de spectroscopie
Atelier VO • Besançon• 10 mars 2009
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
Atelier VO • Besançon• 10 mars 2009
Mélange de niveaux : description complexeMélange de niveaux : description complexeMélange de niveaux : description complexeMélange de niveaux : description complexe
Atelier VO • Besançon• 10 mars 2009
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 )
Atelier VO • Besançon• 10 mars 2009
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, …)