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Titre : Propriétés optiques des poussières désertiques de Gobi et de ses composés purs : spectres d’extinction expérimentaux et détermination des indices complexes de réfraction

Optical properties of Gobi dust and its pure compounds : experimental extinction spectra and complex refractive indices determination

Auteur : Deschutter, Lise

Université de soutenance : Université de Lille

Grade : Doctorat : Chimie théorique, physique, analytique : Université de Lille : 2022

Résumé
Les spectromètres embarqués sur plateforme satellitaire sont capables de détecter les aérosols atmosphériques à l’échelle globale et à haute résolution spectrale. Cependant, pour exploiter pleinement leurs capacités et pouvoir relier les propriétés optiques, la composition chimique et la concentration en masse des aérosols, il est essentiel d’avoir accès aux indices complexes de réfraction (ICR) de ces particules. Les ICR d’un aérosol de source naturelle peuvent être calculés directement à partir de l’échantillon naturel ou bien en appliquant les théories des milieux effectifs utilisant les ICR des composés purs présents dans les particules. Dans ce cas, il est nécessaire de connaître la fraction massique de chaque espèce chimique et leurs ICR. Dans la littérature, des bases de données recensent les ICR de nombreux composés. Cependant la détermination de ces ICR est réalisée sur des plages de longueurs d’onde limitées et par réflectance sur des matériaux massifs ou des pastilles compressées, non représentatifs de particules en suspension, ce qui limite la fiabilité de certains jeux d’indice.Cette thèse se consacre à l’étude des propriétés optiques de particules prélevées dans le désert de Gobi. L’objectif est de déterminer les ICR de l’échantillon naturel de Gobi et de ses principaux composés (illite, calcite et quartz). Les particules sous forme de poudre sont remises en suspension et entrainées au travers d’un flux continu vers des spectromètres infrarouge et UV-visible pour enregistrer les spectres d’extinction puis vers des granulomètres afin d’obtenir leur distribution en taille. Les données expérimentales sont associées à un algorithme d’inversion combinant différentes théories de diffusion optique : Rayleigh, Continuous Distribution of Ellipsoid (CDE) et Mie. Par le biais, de la forme soustraite des relations de Kramers-Kronig et une méthode d’estimation optimale, les constantes optiques n et k sont restitués et pourront améliorer les bases de données d’ICR.Enfin, des comparaisons entre les ICR de Gobi restitués par notre méthodologie et ceux calculés par les théories de mélanges seront présentés

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