La température d'un gaz est un phéno-mène statistique, mais c'est l'aspect macroscopique qui permet de comprendre les propriétés optiques des gaz dues aux transitions entre des niveaux éner-gétiques, c'est-à-dire la position des raies spectrales. Les chocs entre molécules et l'effet Doppler dû à la température entraînent l'élargissement des raies lorsque la température et la pression augmentent. Ces effets ont freiné l'apparition des méthodes optiques à cause de la difficulté à modéliser ces phénomènes. Dans le domaine industriel, les mesures relatives des températures, autrement dit les repères, ont souvent été considé-rées comme suffisantes. Des exigences nouvelles sont apparues qui nécessitent de connaître des températures absolues avec précision. Par exemple : les turbines à gaz ont un excellent rendement qui augmente avec la température des gaz. Mais au-delà de 1700 °C, la production de NOx augmente exponentiellement avec la température et il est alors néces-saire de déterminer les profils de tempé-rature à 10 °C près. Les méthodes décrites dans cet article [1] ont déjà été appliquées ou sont en déve-loppement préindustriel dans des laboratoires : seront ainsi présentées les méthodes actives les plus utilisées actuellement, puis des méthodes passives et enfin une nouvelle approche conjuguant ces deux types de méthodes.
Méthodes actives
Diffusion RayleighCe type de signal provient de la diffusion de la lumière lors des collisions élas-tiques entre les phonons et les molécules du gaz. L'intensité totale diffusée est proportionnelle au nombre de molécules diffusantes. Chaque molécule est caractéri-sée par une section efficace angulaire de diffusion σ R qui dépend des paramètres suivants : -indice de réfraction n i -longueur d'onde du rayonnement monochromatique incident λ -angle ϑ formé par le vecteur incident E et la direction d'observation de la diffusion Rayleigh. L'intensité totale de la lumière diffusée est la somme des différentes intensités de la lumière de chaque molécule pour « m » espèces différentes : en fait, on mesure le nombre de particules diffusantes dans un volume donné et par l'équation d'état, si la pression locale est connue, on remonte à la température [2]. La méthode donne de bons résultats, si l'espèce diffusante est unique, sinon dans le cas des réactions de combustion, le problème est indéterminé.
Fluorescence (LIF)Elle
Diffusion Raman spontanéeCette méthode utilise la diffusion iné-lastique sur les atomes ou sur les molé-cules. L'onde incidente est diffusée selon deux fréquences u 0 ± u Raman . Par exemple pour l'hydrogène, une excitation de la molécule à 532 nm conduit à l'apparition des raies de Stokes et anti-Stokes qui varient en fonction de la température. La diffusion ayant lieu dans toutes les directions, l'emploi d'une source de forte puissance est nécessaire.
Diffusion Raman cohérente (DRASC)C'est la méthode la plus employée en diffusion. On utilise des processus optiques non linéaires à quatre ondes : deux ondes laser ω 1 et ω s sont mélangées dans un milieu possédant un mo...