Conception et réalisation d'un spectromètre de masse à temps de vol spatialisable de type "réflectron" électronique et tête de mesure PDF Download
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Author: Pierre Devoto Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 137
Book Description
Ce travail de thèse porte sur la réalisation de l'électronique d'un spectromètre de masse à temps de vol, sur la réalisation et les tests au vide d'un prototype embarquable sur satellite. Un effort particulier a été nécessaire pour diminuer au maximum la masse et la consommation électrique du spectromètre, ce qui a conduit au développement de circuits nouveaux. Le travail réalisé au cours de cette thèse porte en premier lieu sur l'électronique de la chaîne de mesure qui a été conçue dans un souci de modularité. Un spectromètre de masse complet de type " réflectron " a ensuite été conçu, simulé puis développé. Le prototype construit, qui utilise l'électronique développée, a été soumis à des flux d'ions de masses et d'énergies différentes dans les chambres à vide du CESR. Ses performances mesurées valident les principes mis en oeuvre et démontrent qu'un spectromètre de masse identique peut être embarqué avec profit sur satellite, tant dans le cadre de missions planétaires que solaires.
Author: Pierre Devoto Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 137
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Ce travail de thèse porte sur la réalisation de l'électronique d'un spectromètre de masse à temps de vol, sur la réalisation et les tests au vide d'un prototype embarquable sur satellite. Un effort particulier a été nécessaire pour diminuer au maximum la masse et la consommation électrique du spectromètre, ce qui a conduit au développement de circuits nouveaux. Le travail réalisé au cours de cette thèse porte en premier lieu sur l'électronique de la chaîne de mesure qui a été conçue dans un souci de modularité. Un spectromètre de masse complet de type " réflectron " a ensuite été conçu, simulé puis développé. Le prototype construit, qui utilise l'électronique développée, a été soumis à des flux d'ions de masses et d'énergies différentes dans les chambres à vide du CESR. Ses performances mesurées valident les principes mis en oeuvre et démontrent qu'un spectromètre de masse identique peut être embarqué avec profit sur satellite, tant dans le cadre de missions planétaires que solaires.
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La microanalyse de solides présente un intérêt croissant pour l'étude de composés d'intérêt astrophysique (agrégats de carbone, glaces cométaires) ou atmosphérique (molécules piégées dans les glaces, aérosols). Ce travail a porté sur la conception et la réalisation d'un système de microanalyse de solides base sur le couplage de l'ablation laser (LA), de la photoionisation résonante (REMPI) et de la spectrométrie de masse à temps de vol (TOF). Le principe de fonctionnement du dispositif, ses principales caractéristiques et ses performances sont présentés. Compte tenu du caractère émergent de ces recherches dans le laboratoire, les techniques nécessaires à la microanalyse (REMPI, LA) ont du être validées séparément. La technique REMPI a été testée sur le radical CH3 produit dans une flamme de méthane stabilisée sur un brûleur. Plusieurs profils de concentration obtenus dans différentes conditions de flammes ont été réalisés. La comparaison avec les techniques habituellement utilisées (impact électronique, spectromètre quadripolaire) a permis de démontrer la meilleure sensibilité de la détection REMPI/TOF et de la valider comme méthode d'analyse d'espèces minoritaires. L'échantillonnage par la sous vide a été mis en place sur le spectromètre et testé dans différentes configurations. Si la détection des ions produits lors du processus d'ablation s'est montrée insuffisante, l'ionisation non résonante des espèces neutres éjectées durant l'ablation s'est avérée nettement plus performante grâce aux grandes sensibilité et résolution qu'elle offre. Les premiers résultats expérimentaux portant sur les agrégats de carbone sont décrits. L'ensemble des techniques développées au cours de ce travail sont maintenant opérationnelles ce qui rend possible leur association en vue de l'objectif initial : la microanalyse de solides. La récente acquisition d'un laser à colorant permettra d'étendre les études en cours à l'analyse de processus hétérogènes de surface (aérosols carbones, glaces).
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Le Dispositif d'Irradiation d'Agrégats Moléculaires (DIAM) est conçu pour l'étude de mécanismes de dissociation résultant de l'interaction de nanosystèmes moléculaires avec des protons de 20-150 keV. Une technique originale de spectrométrie de masse appelée COINTOF (Correlated Ion and Neutral Time Of Flight) permet la mesure corrélée du temps de vol des fragments neutres et chargés issus de la dissociation d'un système moléculaire sélectionné en masse. Une stratégie de traitement des signaux a été développée afin de pouvoir distinguer des fragments proches en temps (
Author: Joël Becker Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 214
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The objective of my work was to develop, implement and test a neutral mass spectrometer to study planetary exospheres, NIMEIS (Ion and Neutral Mass and Energy Imaging Spectrometer). The particles in the planetary exospheres are signatures of the interaction between the environment and the atmosphere or/and the planet's surface. For this purpose, an ion and neutral mass spectrometer, capable of determining the mass and energy of the particles in the exosphere was defined. A numerical model of the instrument is optimized in order to cover the requested instrumental performances. This numerical model has been then used to design, build and test the first prototype of NIMEIS. I also worked on the development of an ionization source, necessary for the operation of the neutral mass spectrometer. This original ionization source was based on the use of carbon nanotubes as electron emitters. We work in collaboration with a South Korean laboratory that provides us carbon nanotube emitters. Our tasks were to design, build and model device of extraction in the aim to optimize the principle of the electron extraction. I also worked on the definition and optimization of the numerical model of the instrument PICAM (Planetary Ion CAMera). PICAM is an ion mass spectrometer on the BepiColombo mission which will study Mercury’s exosphere. The originality of this instrument is to measure mass and energy as well as to provide an instantaneous image of an hemisphere. The goals of the numerical optimization was to start from the design of the instrument DION forthe Phobos-Grunt Mission (Vaisberg et al. 2010) and to increase as much as possible the geometrical factor in order to achieve the required performances in Mercury’s exosphere.
Author: Pascal Martin Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 205
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LA SPECTROMETRIE DE MASSE EST UN OUTIL DE CHOIX POUR L'ANALYSE D'IMPURETES DANS LES ECHANTILLONS D'AIR ATMOSPHERIQUE. LES PRINCIPALES QUALITES DE CE MODE D'ANALYSE SONT SA RAPIDITE, SA SENSIBILITE ET LA POSSIBILITE DE PRATIQUER DES MESURES QUANTITATIVES. LE SUJET DE CE TRAVAIL EST LE DEVELOPPEMENT D'UN SPECTROMETRE DE MASSE EN TANDEM DEDIE A LA DETECTION, L'IDENTIFICATION, ET LA QUANTIFICATION DE TRACES ATMOSPHERIQUES. LE SPECTROMETRE OPERERA DANS UN MODE AUTOMATIQUE, ENTIEREMENT GERE PAR ORDINATEUR. LA PREMIERE PARTIE DE CETTE PRESENTATION EST UNE INTRODUCTION A L'INSTRUMENTATION EN SPECTROMETRIE DE MASSE ET PROPOSE LES PRINCIPES DE L'UTILISATION DU CALCUL MATRICIEL DANS LE DEVELOPPEMENT D'OPTIQUES POUR LE TRANSPORT DE PARTICULES CHARGEES. LA SECONDE PARTIE PRESENTE LE CHOIX INSTRUMENTAL, UN SPECTROMETRE DE MASSE TANDEM REALISE AUTOUR D'UN FILTRE DE WIEN, D'UN SECTEUR ELECTROSTATIQUE ET D'UNE CELLULE DE COLLISION AFIN DE PROCEDER A DES MANIPULATIONS DE SM/SM. FINALEMENT, QUELQUES RESULTATS DECRIVENT LES PERFORMANCES DE L'INSTRUMENT, ET MONTRENT LES DIFFICULTES RENCONTREES, EN TERME DE POUVOIR DE RESOLUTION ET DE SENSIBILITE, LORS DE LA CONSTRUCTION DE L'INSTRUMENT. DES SOLUTIONS, BASEES SUR DES SIMULATIONS ET DES CALCULS, SONT SUGGEREES POUR L'AMELIORATION DES PERFORMANCES GENERALES DE L'INSTRUMENT
Author: Pierre Devoto
Author: Pierre Devoto
Author: Jean-Yves Gadat
Author: Cécile Teyssier
Author: Alexandre Zvenigorosky
Author: Alexandre Zvenigorosky
Author: Jean-Michel Lavigne
Author: Joël Becker
Author: Elie Gradsztajn
Author: Alexandre Zvenigorosky
Author: Pascal Martin