AVANCES RECENTS ET DIFFICULTES dans la détermination de la force d’oscillateur pour les éléments des terres rares et des ions

Introduction

Dans ce document dévoué à une recherche systématique d’atomes et d’ions lanthanides (série des lanthanides dans le TP) ; deux méthodes expérimentales ont été considérées : l’usage de l’anneau de stockage d’ions lourds combiné à un laser examinant les  populations de même niveaux. Ainsi que la technique  laserinduced fluorescence (LIF) basée sur l’excitation  des matières des plasmas par le laser. Ces deux approches expérimentales ont été argumentées par des calculs techniques (Avec la méthode Hartree-Fock Relativiste « HFR »[15, 16]) utile pour fournir les fractions de branchements quand les données expérimentales ne sont pas disponibles.                                                                                                                                              Pour les états métastables, les durées de vie peuvent varier des millisecondes aux années (dans le vide ordinaire),la fréquence des collisions des atomes voisins ou des molécules voisines  est très grande comparé aux taux de déchéances radiativesdes transitions interdites. Ces dernières années, deux majeurs exploits techniques ont rendues possible à des mesures durables des niveaux métastables dans le laboratoire : par les approches de pièges à ions ou par les anneaux de stockages d’ions. Nous considèrerons des mesures de durées de vie exécutées l’université de Stockholm (the cryring)  par le professeur S.MANNERVIK et son équipe [1,2,3, 8, 11]. 

AVANTAGES  DE LA METHODE DES ANNEAUX DE STOCKAGES DES IONS (the cryring)

·         La mesure des longues durées de vie (jusqu'à plusieurs dizaine de  secondes) est possible. 

·         La technique donne l'accès aux  états métastables bas,  lesquels sont fréquemment importants dans l'astrophysique. 

·         De telles durées de vie sont une épreuve exacte des  modèles théoriques  parce qu'elles sont très sensibles aux  effets d'interactiondes  petites configurations. 

·         L'exactitude obtenue est “haut” (atteint typiquement1%). 

·         Il y a une possibilité que le laser examine les populations des niveaux d’énergies, cardans cette technique, une transition permise est induite parles métastablesqui nivellent le niveau supérieur. Ce niveau supérieur, dont la durée de  vie est généralement de quelques nanosecondes (ns), tombera en décadence en dessous desmétastables ou à un autre niveau plus bas;l’intensité de déchéance de la fluorescence est proportionnel à la population du niveau des métastables.  Les mesures  faites au CRYRING ont été largement  discuté dans une révision récente [8, 9]. 

Parmi les difficultés rencontrées en utilisant cette technique, mentionnons: 

·         L'usage d'un appareil expérimental extrêmement sophistiqué  exige la présence d'une équipe technique très qualifiée et une planification à long terme des expériences. 

·         Un nombre limité de niveaux est accessible à travers cette  technique qui exige des dimensions prenantes. 

·         Quelques corrections spécifiques, comme ceux associés au repeuplement effectué, a besoin d'être pris en compte.

Dans la structure d'une collaboration bien établie entre  les universités de Stockholm, de Liègeet de Mons, les mesures obtenues par le CRYRING ont été appliquées bien avant avec succès sur le LaII et le NdII.

Ø  Dans le cas de l’état  métastable (a) 1G4 et (b)  1D2 de LaII, les mesures expérimentales des durées de vie sontrespectivementζ = 5.2 ± 0.2 s et 2.1 ± 0.3 s. Les valeurs théoriques obtenues à partir de la méthode  HFR,  y compris les effetsde polarisation de cœur, sont  5.09 et 2.18 s,sont en accord  avec l’expérience.

Ø  Dans le cas du  Nd II, les mesures ont été exécutées pour quelques états métastables  de la configuration 4f4(5I)5d (des termes 6G, 6I et 6K).  Les résultats préliminaires indiquent que la théorie et l’expérience sont en accord.  La deuxième technique, utilisée largement dans le contexte pourla mesures de la durée de  vie des lanthanidesen temps-résolu, est laméthode LIF. Ces dernières années, cette méthode a été adoptée par plusieurs groupes de recherche  partout dans le monde: en particulier l'équipe de l'Université de Wisconsin aux USA (J. Lawler et collègues) et le groupe du Lund Centre Laseren Suède (S. Svanberg et collègues)[14, 16, 37]. 

Par rapport aux caractéristiques principales de cette technique, il se doitd’accentuer sur: 

·         L'excitation sélective permet d’éviter les problèmes de cascadeinhérente dans quelques approches expérimentales et exige des corrections ad hoc. 

·         Beaucoup de niveaux sont accessible à travers l'usage des différents régimes d'excitation et différentsteintures de lasers (un photon-un pas, un photon-deux pas, excitation de deux photons). 

·         Les différentes étapes de l'ionisation qui peuvent être considérées sont  produites dans des plasmas induit par le laser (neutre, ionisé séparément, doublement ionisé et égalise trois fois  ionisé).

·         Une large gamme de valeurs est accessible (aligner, en gros  de 1 ns de plusieurs centaines de nanosecondes). 

·         Plusieurs mesures de durée de vie peuvent être exécutées avec une exactitude de quelques pourcents. 

·         Cependant, les duréesde vie expérimentales doivent être combinées avec les  fractions de branchement  observés ou calculés. 

Comme un exemple spécifique des résultats obtenus avec cette technique, nous permet de  mentionner ici quelques valeurs numériques récentes dans le cas du Nd Ι. Pour les niveaux d’énergies 18741.337, 20300.875, 22367.268,et 22490.970cm^-1, les durées  vies mesurées par la LIF  sont  respectivement, 83 ± 5, 12.7 ± 1.0, 46 ± 3 et 84 ± 6 ns. Les nouvelles valeurs expérimentalesdu NdΙ consentent bien (dans les barres de l'erreur) avec  les résultatsantérieurstrouvés par Gorshkovet al [17]. (C.-à-d. 85 ± 7,  11 ± 1, 45 ± 3 et 84 ± 7 ns, respectivement) qui  utilise une impulsion d’électronsdifférée par la méthode de la coïncidence et par celle de Marek et Stahnke [18] pour les deux premiers niveaux (c.-à-d. 77.4 ± 5.4 et 11.8 ± 0.8 ns), qui ont utilisé une technique de coïncidence et excitation différée du laser.

Avances et difficultés en théorie 

Le choix d'une méthode théorique pour le calcul des probabilitésde transition dans des ions lourds (comme ceuxdu groupe de lanthanide) est compliqué pour le cas des approches ab initio  par un fort écroulement de l’orbital 4f qui a lieudans lanthane et observé  le long du groupe entier par un grand nombre de  niveaux qui surviennent des configurations qui entrainent l’ouverte de la couche 4f.                                                                                                                                                                         L’Interaction de configuration (CI en anglais) et les effets relativistes sont attendus  sont importants dans les atomes lourds ou les ions. De plus, dans le cas d'approches semi-empiriques, le manque des niveaux d'énergies expérimentaux fiables  pour beaucoup de configurations basses sont vraisemblablement interprétéespar les procédures appropriées de moindres carrés illusoires. C'est  par conséquent extrêmement difficile de décrire la structure électronique de façon  réaliste. 

De plus, le choix d'une méthode théorique est guidé par les considérations générales suivantes: 

·         Les approchesMonoconfigurationnelles  (tel que l’approximation de Coulomb) est inadéquat parce que le CI n’est pas  négligé.

·         les calculs non-relativistes Ab Initio devraient être exclus  parce que la relativité est supposée jouer un rôle non-négligeable.

Les Méthodes relativistes, bien que basé en partie sur l’équationde Schrödinger (comme la méthode HFR[15]) ou entièrementdes techniques relativistes(comme la méthode multiconfigurationnelle deDirac-Fock ou MCDF) est adéquat a priori[19, 20]. 

Si nous limitons la discussion aux deux dernières approches,les considérations générales suivantes sont appliquées: 

·         La méthode MCDF devrait être plus exacte que la méthode HFR pour les ions lourds mais il consomme plus de temps sur l'ordinateur.

·         Moins problèmes de la convergence se produisent lorsde utilisation du code HFR plutôt lors de utilisationdu code MCDF. 

·          Les effets CI peuvent être introduits dans les deux méthodes mais plus facilement détaillée dans l’entrée du code HFR. 

Les méthodes HFR et MCDF mènent tous les deux aux résultats fiables (E_k, λ, gA, gf, ζ….) pour les atomes fortement ionisés. La plupart des problèmes sont rencontrés dans les bassesétapes de l'ionisation. Lors del'approche ab initio, on utilise habituellement la méthode MCDF et la méthode HFR, soit une technique semi-empirique (Combiné avecun ajustement par moindres carrés des valeurs propres calculées de l’ Hamiltonien des valeurs  de l'énergie observées par expérience). Dans ce document, Cette dernière technique a été appliquée dans un ordre d'entrée étendu pour l’obtention des fractions de branchement nécessaire à convertir les durées de vie observées en probabilités de transition. Les calculs HFR ont été exécutés avec l’aide du Cowan, suite de codes sur ordinateur  modifié pour considérer les effets de polarisation du cœur (PCF en anglais) [21, 22]. Cette approche est basée sur l'équation Schrödinger,incluant les plus grandes quantités d’effets relativistes importants tels que les corrections de vélocité de masseainsi que la contribution de Darwin. Les PCF effectués  sont supposés être important pour les élémentslourdsneutres ou ionisés, qui ont  été introduit dans le calcul comme décrit ci-après.

Radiative properties of the W5+ ion

Adjustment of the average Energies and spin-orbits parameters

The radiative properties of the W5+ ion is used in the survey of two theoretical independent approaches, i.e. the method Hartree-Fock with relativistic corrections executed by the Cowan code and the multiconfigurationnelmethod of Dirac-Hartree-Fock (MCDF) executed in the GRASP2K set. The interrelationships (interactions) valence heart is studied in detail while comparing the models of the potential of core-polarization more a correction of the operator of the dipole considered (HFR + CPOL) in a case and on the configurations core-excited are included explicitly in the valance interaction configuration of the expansion of the atomic state function (Migdalek[5] showed that the interaction corresponds to the interaction of configuration). In general, a good agreement is found between these two theoretical methods. Remarkably, the core-polarizationeffects lengthen the life spans of 15% until 35% and even by a factor of 2 for the levels 5f. The lifetimes of these two 5flevels are instituted to be a dependent and in particular sensitive model, excluding the core-penetration effects, clearly requiring for it of the precise measures.

·         Calculations

Tungsten is a heavy element of the periodic picture with z=74. The level fundamental of the W VI is  with electron of valence revolving around an erbium-like of the ionic core of its 68 electrons. Therefore, it is important to consider the effects at a time relativistic and of interrelationship to describe this atomic structure correctly. As no measurements are available in the literature, two independent theoretical methods that take in consideration the two the effects have been used in this survey to calculate and to basis the radiative parameters. These are described briefly in the following subdivisions.  

·         Method Hartree-Fock with the relativistic corrections

In the Hartree-Fock method with the relativistic corrections (HFR) of Cowan (1981), a whole of orbital is gotten for every electronic configuration while solving the Hartree-Fock equations spherically for an averaged atom. The equations result from the variational principle application to the configuration average energy. The relativistic corrections are included in this set of equations, i.e. the Blume-Watson spin-orbits , mass-velocity and of a part calls Darwin terms. The Blume-Watson spin-orbit term consists of the part of theBreit interaction can be reduced to an uniform operator [25, 26]. The multiconfiguration Hamiltonian matrix is constructed and diagonalized in the LSJM_j∏representation in the structure of the theory of Slater-Condo.

Adhésion et interfaces sur une couche de verni: ETUDE D’ADHESION ET D’INTERFACES D’UNE COUCHE DEVERNI SUR LE VERRE - METHODE DE RAYURE

I-                   Généralités : les différentes méthodes d’adhésion.

Adhésion ensemble des phénomènes physico-chimie qui se produit lorsqu’on met en contact intime deux matériaux. Les différentes théories de l’adhésion prévoient l’établissement de liaisons ou d’interactions spécifiques.

 Les différentes méthodes d’adhésion sont :

-          L’ancrage mécanique, qui est l’approche la plus ancienne pour expliquer les phénomènes

d’adhésion et qui résulte de l’interpénétration « macroscopique » entre les deux matériaux en contact. C’est le cas d’un adhésif qui pénètre dans les aspérités et les pores du substrat avant de se rigidifier. L’ancrage mécanique est donc favorisé par la rugosité et la topographie des surfaces en contact.

-         L’inter diffusion, qui se manifeste dans le cas des matériaux polymères par l’inter digitation des chaînes moléculaires et pour les métaux par la formation d’un gradient de composition chimique, voire d’un alliage d’interface. Elle conduit à la formation d’une interphase d’épaisseur non nulle et dépend, pour les polymères en contact, de leur compatibilité et de leur structure.

-          Les liaisons interatomiques ou intermoléculaires. Les liaisons interatomiques sont dues aux

interactions électromagnétiques entre électrons qui forment les liaisons covalente, ionique et métallique.

Les liaisons intermoléculaires peuvent être de type Van der Waal ou de type liaison hydrogène. Ces liaisons sont souvent regroupées sous le terme anglo-saxon « électron as glue ». Du point de vue

macroscopique, les interactions à faible portée entre deux matériaux (liaisons interatomiques et hydrogène) sont souvent étudiées sous l’approche acide-base. L’intensité de ces liaisons est caractérisée par l’énergie d’adhésion de Dupré w, qui est l’énergie libre perdue par l’unité d’aire d’interface lors de sa formation.

II-                Essai a la rayure pour l’étude d’adhésion

Description des expériences

Matériel

La lame de verre (fig1)

La tourne disque (fig2) qui sert a fixé les rayures

Le microscope (fig3) qui sert observé les rayures 

Une source de courant (200V-220V) 

les masses marquées (m₁, m₂, m_3, m₄et m₅)

Le verni.

Mode opératoire

On colore une couche mince de verni sur le substrat (lame de verre) et après 10 minutes de séchage ; on la dépose sur le plateau  de la tourne disque. On  met la pointe de la tourne disque sur lame de verre. On déplace la lame de verre   parallèlement au rayon de la tourne disque. Ils se forment des minuscules  rayures  à la surface de l’échantillon.Ces rayures sont observées à l’aide du microscope optique, puis photographier  et découper en forme d’échantillon.

I-                   Résultats

Observation par microscope optique des rayures obtenues

Les images obtenues avec le microscope permettent d’observer rapidement lesrayures et de vérifier la validité et la cohérence des résultats. Le grossissement offre l’avantage de pouvoir visualiser la totalité de la portion écaillée et de mesurer la distance entre le point d’écaillage et la fin de la rayure. Ce qui permet de retrouver visuellement la valeur de la force critique Fc. La figure 4  présente cinq clichés obtenus pour les échantillons, classés par ordre de masse  croissante. On remarque que plus la masse est  grande, plus la largeur du sillon est importante, traduisant des écailles de plus en plus grandes et nombreuses. Des observations à plus fort grossissement peuvent être utiles pour localiser avec plus de précision le point critique, elles permettent également d’analyser plus en détail la morphologie du sillon.  Les images confirment l’impression laissée par les clichés. Dans le cas des revêtements à faible force critique, l’écaillage est moins  prononcé alors que sur les revêtements présentant une force critique élevée, les écailles sont de grandes dimensions et  nombreuses. La morphologie du sillon corrobore donc très bien le classement des échantillons par la force critique.

Interprétation :

La longueur du sillon augmente par rapport à la charge L appliquée. Le fait que la pointe exerce deux contraintes (contrainte de Cisaillement et de Compression) qui brise les liaisons entre particules sur la surface de la couche de verni.

Ces cassures forment ce qu’on appelle les rayures (déformation de la surface du substrat revêtu). La largeur de ces rayures dépend de contrainte et de la dureté du substrat. Mais la contrainte, elle dépend de la charge appliquée.

Calcul du Grossissement :

Pour un système donné, le grossissement reste le même : Soit un objet AB=0,4mm dont l’image par le microscope donne A’B’=8.3mm. Le grossissement est :     Ф  .

Soit Ф=20,75

Pour chaque masse correspond on aune image A’B’ sur le microscope, dont la largeur (taille réelle) est :       AB

·         Pour m=50g,  A’B’=11mm →AB=0.53mm=530ɱm (Micromètre)

·         Pour m=40g,  A’B’= 7mm  → AB=0,34mm=340ɱm

·         Pour m=30g,  A’B’=5.5mm →AB=0,26mm=260ɱm

·         Pour m=20g, A’B’=4mm → AB=0,19mm=190ɱm

·         Pour m=10g, A’B’=3mm → AB=0,14mm=140ɱm

Les résultats de charges critiques en fonction de la largeur des rayures sur le substrat pour des revêtements de verni déposé sur la lame de verre sont représentés sur la figure ci-dessous (Fig.5).

Conclusion

On constate que plus la force appliquée (charge) augmente, plus les rayures ne sont importantes et visibles. Cette force qui nous permet de voir les rayures, c’est la force critique.

 

Spectres atomiques de l’hélium

A.      Introduction :

Le but de cette manipulation est la détermination des longueurs  d’onde des raies les plus intenses de l’héliumHe. Les raies spectrales de mercure sont observées au moyen d’un réseau de diffraction. Les longueurs d’ondes des raies sont déterminées à partir de la géométrie du montage et de la constance du réseau de diffraction.

Lorsque la lumière de longueur d’onde λ tombe sur réseau de diffraction de constante de diffraction K, elle  est diffractée.

Si un électron d’un atome d’hélium effectue une transition de l’état excité d’énergie E_f vers l’état fondamental d’énergie E_i, il y’aura émission d’un photon de fréquence Ѵ tel que :

hѴ =E_f-E_i

(Spectroscopie de l’atome de l’hélium).

Pour un atome à deux électrons 1 et 2, l’opérateur Hamiltonien non-relativiste s’écrit :

H = -ħ²Δ₁/2m_e – ħ²Δ₂/2m_e – 2e² /Ιr₁Ι – 2 e² /Ιr₂Ι + e²/Ιr₁-r₂ Ι

B.     Description de l’expérience :

D’après le montage expérimental, le tube spectral d’hélium utilisé comme source de radiation relié à l’alimentation HT.

L’alimentation est ajustée à environ 5Kg ; l’échelle est placée directement derrière le tube  spectral afin de minimiser les erreurs de parallaxe.

Le réseau de diffraction doit être parallèle à la règle graduée.

Placer l’œil derrière le réseau de diffraction et observer un spectre de raies issu de la diffraction au premier ordre et situé à gauche et à droite de la tâche principale (ordre zéro, n=0) et de façon systématique. Deux raies de même couleur sont distantes  de 2l.

Conclusion :

L’étude des fréquencescaractéristiques du rayonnement de l’atome de hélium et émis dans le visible. Les transitions observées entre niveau obéissent au principe de correspondance de RITZ ; dont la règle de transition est ∆l= ±1.

Détermination de la constante de Planck

1.     Introduction :

Notre manipulation vise  le calcul de la constante de Planck. Pour  cela, on dispose une cellule photo éclectique qui sera éclaire avec la lumière  monochromatique de différentes longueurs d’onde. On déterminera  la constante de Planck à partir des tensions mesurées.La cellule photoélectrique est métallisée sur l’une de ses deux moitiés  intérieurs avec du potassium (cathode) ; en face de la cathode se trouve l’anode.

Lorsqu’un photon  frappe la cathode, et si son énergie est suffisante ; il peut extraire un électron du métal (effet photoélectron).Une partie des électrons extraits parvient sur l’anode constituant entre l’anode et la cathode une tension qui au d’un temps très court atteint une valeur limite de la tension  notée U. Par conséquent, les électrons n’atteindront l’anode que si leur énergie dans le champ électrique soit égale à l’énergie cinétique.

2.     Description des expériences :

·        Mode  Opératoire :

Placer la lampe à valeur de mercure et la cellule photoélectrique respectivement au bout des bancs d’optique.

Placer le réseau de diffraction dans le support et le monter sur l’articulation tournante au moyen d’un support pour lentille.

Positionner  la fente à 9cm environ.

Utiliser la lentille convexe en position 20 cm, focaliser l’image de la fente exactement sur le diaphragme d’entrée de la cellule photoélectrique.

Ajuster  la largeur de la fente de sorte que la largeur de l’image de la fente soit de l’ordre de 1 cm.

Pour un meilleur contrôle, fixer une feuille blanche et brillante approximativement au-dessus de l’entrée du diaphragme. Ce qui permettra de voir les raies UV invisible à l’œil.

·        Principe :

Par rotation d’un bras du banc d’optique, superposer les images successives de la fente avec l’entrée du diaphragme et après quelques secondes, noter les valeurs de tensions stables correspondantes ainsi que les angles correspondants. Après avoir pris soin d’éviter la fraction des rayons UV dus à la diffraction au second ordre ; utiliser, pour les raies spectrales vertes et jaunes, placer le filtre de couleur verte devant l’entrée du diaphragme avec l’aide du support pour diaphragme.

Avant chaque mesure, on  déchargera la capacité extérieure se trouvantà l’entrée à haute résistance de l’amplificateur de mesure en se servant de la touche « Zéro », le diaphragme étant fermé. L’amplification de mesure est prêt environ 10mn après le démarrage.

Les paramètres de fonctionnement du montage sont :

Ø Amplification de mesure :

ü Electromètre  à R_e>10¹³ Ω

ü Amplification à 10°

ü Constante de temps à 0

Ø Voltmètre : 2V  DC

 

Détermination de la constante de PLANCK :

Afin de déterminer  la constante de Planck, on considère qu’il y a égalité entre l’énergie électrique et l’énergie lumineuse émise

L’énergie électrique reçue est : E_él= -qΔV 

Avec  q : la charge d’un électron ;  q=1.6.10^-19C

Et ΔV : la différence de potentiel appliquée : ΔV=0-U.

L’énergie lumineuse  est : E_ém= h.Ѵ

Avec : h la constante de Planck  (en j.s)  et où λ est la longueur d’onded’émission et C la célérité de lumière.

Le bilan énergétique s’écrit : E_él=E_ém.

Soit :-qU=h.Ѵ

Ainsi :

En valeur absolue, on écrit :  

On trouve l’équation suivante : 

.

D’ où :

Conclusion :

L’écart à la valeur réelle de la constante  de Planck h=6.62.10^-34j.s est lié d’une part à la précision des acquisitions et d’autre part à l’approximation faite pour  écrire le bilan énergétique.

                               

AVANCES RECENTS ET DIFFICULTES dans la détermination de la force d’oscillateur pour les éléments des terres rares et des ions

Dans ce document dévoué à une recherche systématique d’atomes et d’ions lanthanides (série des lanthanides dans le TP) ; deux méthodes expérimentales ont été considérées : l’usage de l’anneau de stockage d’ions lourds combiné à un laser examinant les  populations de même niveaux. Ainsi que la technique  laserinduced fluorescence (LIF) basée sur l’excitation  des matières des plasmas par le laser. Ces deux approches expérimentales ont été argumentées par des calculs techniques (Avec la méthode Hartree-Fock Relativiste « HFR »[15, 16]) utile pour fournir les fractions de branchements quand les données expérimentales ne sont pas disponibles.                                                                                                                                              Pour les états métastables, les durées de vie peuvent varier des millisecondes aux années (dans le vide ordinaire),la fréquence des collisions des atomes voisins ou des molécules voisines  est très grande comparé aux taux de déchéances radiativesdes transitions interdites. Ces dernières années, deux majeurs exploits techniques ont rendues possible à des mesures durables des niveaux métastables dans le laboratoire : par les approches de pièges à ions ou par les anneaux de stockages d’ions. Nous considèrerons des mesures de durées de vie exécutées l’université de Stockholm (the cryring)  par le professeur S.MANNERVIK et son équipe [1,2,3, 8, 11]. 

AVANTAGES  DE LA METHODE DES ANNEAUX DE STOCKAGES DES IONS (the cryring)

La mesure des longues durées de vie (jusqu'à plusieurs dizaine de  secondes) est possible

·         La technique donne l'accès aux  états métastables bas,  lesquels sont fréquemment importants dans l'astrophysique. 

·         De telles durées de vie sont une épreuve exacte des  modèles théoriques  parce qu'elles sont très sensibles aux  effets d'interaction des  petites configurations. 

·         L'exactitude obtenue est “haut” (atteint typiquement1%). 

·         Il y a une possibilité que le laser examine les populations des niveaux d’énergies, cardans cette technique, une transition permise est induite parles métastables qui nivellent le niveau supérieur. Ce niveau supérieur, dont la durée de  vie est généralement de quelques nanosecondes (ns), tombera en décadence en dessous des métastables ou à un autre niveau plus bas;l’intensité de déchéance de la fluorescence est proportionnel à la population du niveau des métastables.  Les mesures  faites au CRYRING ont été largement  discuté dans une révision récente [8, 9]. 

Parmi les difficultés rencontrées en utilisant cette technique, mentionnons: 

·         L'usage d'un appareil expérimental extrêmement sophistiqué  exige la présence d'une équipe technique très qualifiée et une planification à long terme des expériences. 

·         Un nombre limité de niveaux est accessible à travers cette  technique qui exige des dimensions prenantes. 

·         Quelques corrections spécifiques, comme ceux associés au repeuplement effectué, a besoin d'être pris en compte.

Dans la structure d'une collaboration bien établie entre  les universités de Stockholm, de Liège et de Mons, les mesures obtenues par le CRYRING ont été appliquées bien avant avec succès sur le LaII et le NdII.

Ø  Dans le cas de l’état  métastable (a) 1G4 et (b)  1D2 de LaII, les mesures expérimentales des durées de vie sont respectivement ζ = 5.2 ± 0.2 s et 2.1 ± 0.3 s. Les valeurs théoriques obtenues à partir de la méthode  HFR,  y compris les effets de polarisation de cœur, sont  5.09 et 2.18 s,sont en accord  avec l’expérience.

Ø  Dans le cas du  Nd II, les mesures ont été exécutées pour quelques états métastables  de la configuration 4f4(5I)5d (des termes 6G, 6I et 6K).  Les résultats préliminaires indiquent que la théorie et l’expérience sont en accord.  La deuxième technique, utilisée largement dans le contexte pour la mesures de la durée de  vie des lanthanides en temps-résolu, est la méthode LIF. Ces dernières années, cette méthode a été adoptée par plusieurs groupes de recherche  partout dans le monde: en particulier l'équipe de l'Université de Wisconsin aux USA (J. Lawler et collègues) et le groupe du Lund Centre Laser en Suède (S. Svanberg et collègues)[14, 16, 37]. 

Par rapport aux caractéristiques principales de cette technique, il se doit d’accentuer sur: 

·         L'excitation sélective permet d’éviter les problèmes de cascade inhérente dans quelques approches expérimentales et exige des corrections ad hoc. 

·         Beaucoup de niveaux sont accessible à travers l'usage des différents régimes d'excitation et différents teintures de lasers (un photon-un pas, un photon-deux pas, excitation de deux photons).  

·         Les différentes étapes de l'ionisation qui peuvent être considérées sont  produites dans des plasmas induit par le laser (neutre, ionisé séparément, doublement ionisé et égalise trois fois  ionisé).

·         Une large gamme de valeurs est accessible (aligner, en gros  de 1 ns de plusieurs centaines de nanosecondes). 

·         Plusieurs mesures de durée de vie peuvent être exécutées avec une exactitude de quelques pourcents. 

·         Cependant, les durées de vie expérimentales doivent être combinées avec les  fractions de branchement  observés ou calculés. 

Comme un exemple spécifique des résultats obtenus avec cette technique, nous permet de  mentionner ici quelques valeurs numériques récentes dans le cas du Nd Ι. Pour les niveaux d’énergies 18741.337, 20300.875, 22367.268,et 22490.970cm^-1, les durées  vies mesurées par la LIF  sont  respectivement, 83 ± 5, 12.7 ± 1.0, 46 ± 3 et 84 ± 6 ns. Les nouvelles valeurs expérimentales du NdΙ consentent bien (dans les barres de l'erreur) avec  les résultats antérieurs trouvés par Gorshkovet al [17]. (C.-à-d. 85 ± 7,  11 ± 1, 45 ± 3 et 84 ± 7 ns, respectivement) qui  utilise une impulsion d’électrons différée par la méthode de la coïncidence et par celle de Marek et Stahnke [18] pour les deux premiers niveaux (c.-à-d. 77.4 ± 5.4 et 11.8 ± 0.8 ns), qui ont utilisé une technique de coïncidence et excitation différée du laser.

Avances et difficultés en théorie 

Le choix d'une méthode théorique pour le calcul des probabilités de transition dans des ions lourds (comme ceux du groupe de lanthanide) est compliqué pour le cas des approches ab initio  par un fort écroulement de l’orbital 4f qui a lieu dans lanthane et observé  le long du groupe entier par un grand nombre de  niveaux qui surviennent des configurations qui entrainent l’ouverte de la couche 4f.                                                                                                                                                                         L’Interaction de configuration (CI en anglais) et les effets relativistes sont attendus  sont importants dans les atomes lourds ou les ions. De plus, dans le cas d'approches semi-empiriques, le manque des niveaux d'énergies expérimentaux fiables  pour beaucoup de configurations basses sont vraisemblablement interprétées par les procédures appropriées de moindres carrés illusoires. C'est  par conséquent extrêmement difficile de décrire la structure électronique de façon  réaliste. 

De plus, le choix d'une méthode théorique est guidé par les considérations générales suivantes: 

·         Les approches Monoconfigurationnelles  (tel que l’approximation de Coulomb) est inadéquat parce que le CI n’est pas  négligé.

·         les calculs non-relativistes Ab Initio devraient être exclus  parce que la relativité est supposée jouer un rôle non-négligeable.

Les Méthodes relativistes, bien que basé en partie sur l’équation de Schrödinger (comme la méthode HFR[15]) ou entièrement des techniques relativistes(comme la méthode multiconfigurationnelle de Dirac-Fock ou MCDF) est adéquat a priori[19, 20]. 

Si nous limitons la discussion aux deux dernières approches,les considérations générales suivantes sont appliquées: 

La méthode MCDF devrait être plus exacte que la méthode HFR pour les ions lourds mais il consomme plus de temps sur l'ordinateur