Marquage moléculaire d'acétone et diacétyle à basses pressions

La réduction de la taille d'un système implique des modifications de son comportement au niveau macroscopique. Au sein des micro-écoulements gazeux, le libre parcours moyen des molécules gazeuses peut devenir du même ordre de grandeur que la longueur caractéristique du système, générant ainsi des conditions dites de faible ou forte raréfaction. Cet état du gaz est caractérisé par une diminution du nombre des collisions intermoléculaires, laquelle modifie les transferts de masse, les flux thermiques et les effets visqueux au sein de l'écoulement. En outre, lorsque l'écoulement gazeux implique des interactions du gaz avec une interface solide, comme c'est le cas dans les micro-canaux, la raréfaction produit des déséquilibres thermodynamiques locaux qui se traduisent macroscopiquement par des sauts de vitesse et de température en proximité de paroi, en modifiant radicalement l'ensemble du champ d'écoulement. Ces effets de déséquilibre thermodynamique peuvent être reproduits aussi dans des systèmes macroscopiques à basses pressions. Jusqu'à présent, la plupart des études expérimentales publiées dans la littérature et relatives aux écoulements gazeux raréfiés dans des micro-canaux sont basées sur des mesures de quantités globales, typiquement le débit, relié à la pression et la température à l'amont et à l'aval du microsystème, afin d'analyser indirectement les effets macroscopiques engendrés par le glissement et le saut de température à la paroi. Le manque d'information locale nous a poussés à nous intéresser à la vélocimétrie par marquage moléculaire (MTV) dans le but de chercher à obtenir des mesures directes du champ de vitesse à l'intérieur du canal. Récemment, les études précédemment menées dans notre équipe ont démontré que cette technique peut être adaptée pour des mesures de vitesse d'écoulements de gaz au sein d'un canal, en conditions non-raréfiées, c'est-à-dire à pression et température ambiantes. Par contre, à notre connaissance, il n'existe pas d'étude expérimentale qui donne des mesures directes de la vitesse de glissement à la paroi pour un écoulement de gaz confiné en conditions de raréfaction. En outre, ces études ont révélé les limitations et étapes clefs à franchir pour pouvoir appliquer la technique de MTV aux écoulements gazeux confinés en conditions de raréfaction. L'obstacle principal réside dans le fait que les dimensions du canal d'étude sont liées au diamètre du faisceau laser, ce qui pour des raisons de résolution ne permet pas alors de travailler avec des canaux de profondeur inférieure à 1 mm environ. Dans ces dimensions, les déséquilibres thermodynamiques que l'on cherche à étudier ne peuvent être atteints que par une diminution significative de la pression dans le système. Malheureusement, la diminution de pression conduit à une réduction de la densité moléculaire du traceur et réduit le rendement quantique de luminescence, causant une réduction considérable de l'intensité du signal de fluorescence et davantage encore de celui de phosphorescence. Afin d'explorer les limites de la MTV en écoulement internes raréfiés, on présente dans ce travail une étude relative à l'émission lumineuse, et notamment à la phosphorescence, de l'acétone ((CH3)2CO) et du diacétyle (C4H6O2) vapeur suite à une excitation par un laser ultra-violet, en fonction de la concentration et de la pression du mélange gazeux étudié