Méthodes experimentales BFS et LIF
Introduction

e caractère prédictif
de la majorité des résultats théoriques a été testé par des comparaisons avec
des résultats expérimentaux, notamment des valeurs de durées de vie radiative.
De nombreuses techniques (effet Hanle, déplacement de phase, méthode des
coïncidences différées, spectroscopie par faisceau-lame, spectroscopie laser .
. .) ont été élaborées pour déterminer ces grandeurs.Effet Hanle[19, 20] : il résulte de la dépolarisation du rayonnement
fluorescent de résonance optique sous l’influence d’un champ magnétique faible.
Les atomes, excités par de la lumière polarisée, sont soumis à un champ
magnétique; la polarisation de la lumière diffuse présente un maximum lorsque le
champ est nul, et diminue lorsque le champ augmente. Avec une géométrie adaptée
(p. ex. orthogonalité entre la lumière incidente, les directions du champ et de
la lumière fluorescente), la courbe de la dépolarisation en fonction de
l’intensité du champ a une forme lorentzienne dont la largeur dépend de la
durée de vie et du facteur de Landé de l’état excité. Cette technique est
appropriée à la mesure des durées de vie assez courtes.
Déplacement de phase[20] : la
modulation d’intensité de la radiation d’excitation provoque un déplacement de
phase dans la radiation émise ou fluorescente, qui est reliée à la durée de vie
de l’état excité et à la pulsation de la modulation. Il est à noter que les
durées de vie sont parfois surestimées à cause des contributions méconnues
liées au piégeage de radiation ou à la diffusion. Méthode
des coïncidences différées [20, 21, 22] : dans cette méthode, l’excitation d’un
état atomique soit par un faisceau d’électrons croisant un faisceau atomique,
soit par une source lumineuse, fournit des impulsions à un circuit de
coïncidence. Les photons de fluorescence produisent des impulsions à un autre
point du circuit. Des retards variables introduits par un câble délai
établissent une base de temps. Des courbes représentant les tauxde coïncidence
en fonction de la longueur du câble délai donnent directement les durées de
vie. Il est à noter que des durées de vie de quelques nanosecondes (ns) peuvent
être mesurées avec une précision de quelques %, mais une précision d’environ
10% semble plus fréquente.
Spectroscopie faisceau-lame [23]
: Un faisceau d’ions rapides, produit par un accélérateur, traverse une cible
mince (la feuille) dans laquelle les particules s’ionisent et s’excitent. Après
la cible, elles se désexcitent en émettant de la lumière que l’on observe grâce
à des systèmes optiques rapides. Le problème majeur de cette méthode
non-sélective est le repeuplement des niveaux étudiés par des cascades. La
méthode peut s’appliquer aux atomes fortement excités et ionisés, et elle est
bien adaptée aux mesures des durées de vie courtes.
Spectroscopie laser [3, 16, 17] : parmi
les méthodes disponibles pour la mesure des durées de vie, une méthode plus
directe est l’excitation sélective d’un niveau intéressant dans un plasma ou
une cellule à gaz, par un rayonnement laser réglable, et une détection résolue
dans le temps de la fluorescence émise à partir des niveaux étudiés. Un nombre
important de niveaux est accessible, et cette technique est adaptée aux atomes
faiblement ionisés (neutre, une ou deux fois ionisé ; Ce IV a été aussi étudié).
Des durées de vie, de 1 ns à plusieurs centaines de ns, sont accessibles, avec une
incertitude de quelques %.
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