Résumé :
La description des propriétés spectrales des plasmas hautement ionisés – comme ceux rencontrés en fusion nucléaire, en astrophysique et en expérimentation laser-plasmas – peut nécessiter différents types d’interprétation, parmi lesquels l’approche détaillée ou raie-par-raie impliquant la diagonalisation de l’Hamiltonien du système et, l’approche statistique basée sur la caractérisation des structures spectrales à travers les moments de distribution.
Ce travail de thèse a pour objectif d’étudier et de mettre en œuvre les méthodes statistiques traitant des cas où de nombreuses raies se regroupent en faisceaux de transition non résolus (UTA pour Unresolved Transition Array). Pour cela, des études analytique et numérique ont été menées. D’une part, les moments d’ordre élevé de la distribution d’énergies spin-orbite ont été obtenus, en utilisant les techniques de calcul de moyennes qui font intervenir les résultats de la seconde quantification et de l’algèbre de moment angulaire. D’autre part, après avoir implémenté un programme de post-traitement des données atomiques produites par le code FAC (Flexible Atomic Code), en mode détaillé comme en mode UTA, les spectres d’émission et d’absorption des plasmas de tungstène ont été analysés dans les conditions thermodynamiques équivalentes à celles d’un tokamak. Nous espérons que ces travaux de thèse permettront de stimuler de futures analyses sur le calcul des moyennes incluant des processus de transition complexes.
Mots-clés : Spectroscopie atomique, ETL, Raies et faisceaux de transition, Méthodes statistiques (UTA, SOSA), Moment distribution
Spectroscopic study of highly ionised plasmas: detailed and statistical approaches
Abstract:
The description of spectral properties of highly ionized plasmas – as those studied in stellar atmospheres, facilities for nuclear fusion, or laser-plasmasexperiments – may require different types ofinterpretation, among which the detailed line by-line accounting which relies on Hamiltoniandiagonalization and the statistical approachbased on the characterization of spectralstructures through distribution moments.My PhD work aims at developing statisticalmethods dealing with situations whereabundant lines gather in Unresolved TransitionArrays (UTA).
To this end, analytical and numerical analysishave been carried out. On one hand, high-ordermoments of spin-orbit energy have beenderived using averaging calculation techniquesbased on second quantization results andangular momentum algebra. On the other hand,after implementing a post-processing programfor both detailed and UTA computations of theFlexible Atomic Code (FAC), emission andabsorption spectra of tungsten plasmas havebeen studied in tokamak-equivalentthermodynamic conditions.
Results of this thesis should hopefully stimulatefurther analysis on averages computationinvolving complex transition processes.
Keywords: Atomic spectroscopy, LTE, Transition line and arrays, Distribution moment, Statistical methods (UTA, SOSA).
LIDYL/MHDE