Electronic spectroscopy and the Zeeman effect in the NiH radical
Spectroscopie électronique et effet Zeeman dans le radical NiH
Résumé
This thesis builds on the spectroscopy of NiH established in the late 1980s and early 1990s, principally by Pr. R.W. Field's group at MIT. Experimental measurements significantly extended earlier work, both in field-free and Zeeman spectroscopy. The NiH radical is obtained with a room-temperature metal hybride discharge source (310 K). Radicals formed in the discharge are excited by a single-mode, continuous wave dye laser and can be conveniently studied either in laser excitation or in dispersed fluorescence. A magnetic circuit with permanent magnets (NdFeB) provides a static magnetic fields (0.4-0.9 T). In the field-free regime, Fourier transform resolved fluorescence spectra have extended the range of observations up to 600 cm$-1$ above $\nu=0$ of the electronic ground state, for $^{58}$NiH et ${60}$NiH. Energies are modeled with an effective Hamiltonien matrix using the 3d$9$ supermultiplet formalism developed by Field(s group. Zeeman measurements have focused mainly on the range of states studied by including transitions involving the $\omega=3/2$ excited states. Effective Landé factors have been determined for individual ro-vibrational levels of low-lying and excited states of ${58}$NiH. The unusual $j$-dependence of the Landé factors obtained for low-lying states are explained by the 3d$9$ supermultiplet model, quantifiying the extent of spin-orbit mixing present in the lower states. The transitions are of potential astrophysical interest since several transition metal hybrides have been observed in the spectra of cool stars and sunspots.
Cette thèse s'appuie sur la spectroscopie de NiH à la fin des années 1980 et au début des années 1990, principalement par le groupe du Pr. R.W. Field au MIT. Les mesures expérimentales ont amélioré de manière significative les travaux antérieurs, tant en spectroscopie en champ nucl qu'en spectroscopie Zeeman. Le radical NiH est obtenu avec une source à décharge à température ambiante (310 K). Les radicaux formés dans la décharge sont excités par un laser continu à colorant et étudiés soit en spectroscopie d'excitation laser soit en fluorescence dispersée. Un circuit magnétique à aimants permanents (NdFeB) fournit un champ magnétique statique (0.4-0.9 T). En champ nul, les spectres de fluorescence par transformée de Fourier ont élargi les observations de l'état électronique fondamental jusqu'à 6000 cm$-1$, pour $^{58}$NiH et ${60}$NiH. Les énergies sont modélisées avec un Hamiltonien effectif obtenu à partir du formalisme du modèle du 3d$9$ supermultiplet développé par le groupe de Field. Les mesures Zeeman se sont principalement concentrées sur l'étude des états $\omega=3/2$. Les facteurs de Landé effectifs ont été déterminés pour chaque niveau ro-vibrationnel pour les états de basse énergie et les états excités de ${58}$NiH. L'inhabituelle dépendance en $j$ des facteurs de Landé obtenus pour les états de basse énergie est expliquée par le modèle du supermultiplet, quantifiant alors l'ampleur des mélanges spin-orbite présents dans les états inférieurs. Les transitions étudiées ont un intérêt astrophysique depuis que plusieurs transitions d'hydrure métallique ont été observées dans les spectres d'étoiles froides et les taches solaires.