Diffusion de Mie
La Diffusion de Mie (MS) est la diffusion élastique de lumière émise par les particules ayant un diamètre similaire ou supérieur à la longueur d’onde de la lumière incidente. Le signal de diffusion de Mie est proportionnel à l’aire frontale de la lumière incidente rencontrée, c'est-à-dire le carré du diamètre de la particule. Le signal est plus fort que celui de diffusion Rayleigh, source potentielle d’interférences pour ce processus de diffusion plus faible. Il existe une forte dépendance angulaire de l’intensité diffusée plus particulièrement pour les petites particules ce dont il faut tenir compte pour des expériences de diffusion de Mie réussies. La diffusion de Mie est souvent utilisée pour mesurer les vitesses de particules en appliquant la Vélocimétrie par Images de Particules (PIV).
Diffusion Rayleigh
La diffusion de Rayleigh (Rayleigh Scattering : RS) est le processus de diffusion élastique lorsque les particules qui diffusent sont petites devant la longueur d’onde de la lumière incidente. C’est le cas pour les molécules en phase gazeuse, et par conséquent cette méthode est utilisée pour l’imagerie dans les gaz. La longueur d’onde de la lumière diffusée est quasiment la même que celle de la lumière incidente. La RS permet d’obtenir des images qui contiennent des informations quantitatives sur la densité totale de gaz, qui provient de toutes les molécules contenues dans le gaz. Son utilisation nécessite alors une composition de gaz constante ou de connaitre les fractions molaires des espèces principales.
Si la composition et la pression du gaz sont connues, l’imagerie de Rayleigh permet la mesure des champs de température planaires (Thermométrie Rayleigh). La diffusion de Rayleigh est beaucoup plus faible que la diffusion de Mie mais plus de deux ordres de grandeur supérieure à la Diffusion de Raman Spontanée (SRS). L’Incandescence des suies et la diffusion de Mie sont des processus qui peuvent complètement masquer le signal de Rayleigh.
Diffusion Raman
La Diffusion Raman Spontanée (SRS) est la contrepartie inélastique à la diffusion Rayleigh. La diffusion Raman donne une réponse spectrale qui est décalée de la lumière laser. Le décalage est caractéristique des molécules actives Raman et permet la mesure simultanée de la concentration de toutes les espèces majeures. Les constituants majeurs en phase gazeuse tels que O2, N2, CnHm, CO2, H2 et H2O peuvent être mesurés simultanément avec la température du gaz. L’inconvénient de la diffusion Raman en phase gazeuse est la faiblesse du signal, typiquement six ordres de grandeur de moins que la diffusion de Mie. Pour l’imagerie Raman il faut utiliser des lasers haute puissance et moyenner plusieurs tirs laser. Les signaux Raman, comme le Rayleigh, sont en relation linéaire avec la densité des espèces moléculaires et ne sont pas influencés par les effets de collision ou « quenching ».
