Réfractométrie absolue basée sur l'hélium - DUMAS - Dépôt Universitaire de Mémoires Après Soutenance Accéder directement au contenu
Mémoires Année : 2013

Réfractométrie absolue basée sur l'hélium

Résumé

The aim of this thesis is the development of a refractometer based on an optical resonator for the measurement of refractive index of gases, including air, with a relative uncertainty of less than 10-8, in the vicinity of atmospheric pressure. We presente here all work performed throughout the duration of the project. Firstly, it was necessary to characterize the optical resonator (Fabry-Perot): measurements of resonance frequencies, of the free spectral range, of the coefficient of thermal expansion, coefficient of distorsion per unit of pressure using helium. A preliminary uncertainty budget of this characterization is supported further index measurements to better than 10-8. The refractometer has been tested by measuring the molar refractivity of pure nitrogen at 532 nm. It was able to measure the index of pure gases wide 10-8 (using helium) and displayed excellent resolution (<10-9). The index of air at ambient conditions (laboratory) could be measured and compared to the index given by Edlen. The difference between the two values is less than the uncertainty associated with Edlen formulas. To reduce the uncertainty in the measurement of the index of air below 10-8, efforts should be made to understanding better the phenomenon of pollution (impurity gas, depositing layers of water mirrors ...) and as well as to improve the seal of the enclosure.
L’objectif de ce mémoire est le développement d’un réfractomètre basé sur un résonateur optique pour la mesure de l’indice de réfraction de gaz, notamment l’air, avec une incertitude relative inférieure à 10-8, au voisinage de la pression atmosphérique. On présente ici l’ensemble des travaux effectués pendant la durée du projet. Il a tout d’abord fallu caractériser le résonateur optique (Fabry Perot) : mesures de fréquences de résonance, de l’intervalle spectral libre, du coefficient de dilatation thermique, du coefficient de déformation par unité de pression en utilisant l’hélium. Un bilan d’incertitudes provisoire de cette caractérisation est favorable à la poursuite des mesures d’indice à mieux que 10-8. Le réfractomètre a pu être testé via la mesure de la réfractivité molaire de l’azote pur à 532 nm. Le réfractomètre a été capable de mesurer l’indice de gaz purs à l’échelle de 10-8 (en utilisant l’hélium) et a montré une excellente résolution (<10-9). L’indice de l’air dans les conditions ambiantes (laboratoire) a pu être mesuré et comparé à l’indice donné par les formules d’Edlén. L’écart entre les deux valeurs est inférieur à l’incertitude associée aux formules d’Edlén. Pour diminuer l’incertitude sur la mesure de l’indice de l’air afin d’être inférieure à 10-8, un effort doit être réalisé dans la connaissance du phénomène de pollution (impureté du gaz, dépôt de couches d’eau sur les miroirs…) et dans l’amélioration de l’étanchéité de l’enceinte.
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Dates et versions

dumas-01700756 , version 1 (05-02-2018)

Identifiants

  • HAL Id : dumas-01700756 , version 1

Citer

Mohamed Kameche. Réfractométrie absolue basée sur l'hélium. Autre. 2013. ⟨dumas-01700756⟩
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