Spectrométrie et Industrie

L’instrumentation moderne utilise de plus en plus la photonique pour l’analyse des matériaux et de l’environnement par Spectrométrie. Ces méthodes permettent l’analyse ou la caractérisation de ce qui nous entoure par contrôle non destructif et parfois même en ligne.

 

Les fibres optiques sont d’un intérêt considérable pour ces applications. Elles servent généralement à déporter la zone de mesure de l’instrumentation, voir multiplier les canaux de lecture en évitant une duplication onéreuse des équipements. Elles peuvent également amener une source d’excitation pour générer les effets de fluorescence et les collecter pour mesures. Dans tous les cas les fibres devront être rigoureusement sélectionnées pour ne pas perturber la lecture des résultats. Ce sera particulièrement le cas en ce qui concerne les longueurs d’ondes de transmission.


Fibres Optiques et Précision

Le positionnement des fibres optiques du côté spectrographe doit être optimisé pour remplir la fente de l’instrument et éviter les déperditions de photons. On réalise une ligne à partir de fibres dont le diamètre est le plus proche possible de l’épaisseur de la fente de l’appareil.

Les fibres peuvent êtres disposées adjacentes, ou séparées par des cales, afin de différencier les analyses sur un même réseau de détecteurs. A noter que la résolution des spectroscopes est liée à la largeur de cette fente : plus la fente est étroite, plus la résolution de l’instrument est fine, plus les fibres doivent être de petit diamètre.

L’extrémité coté prélèvement de la lumière doit être optimisée pour être positionnée au plus près de la source. Les mécaniques standards sont des pièces cylindriques de diamètre 10mm par 60mm de longueur, ou de type SMA 905 (férule 3,17mm). Le centrage des fentes est assuré à +- 5μm par rapport aux axes X et Y.

Ces faisceaux, arrangés ou aléatoires, sont réalisés à partir de fibres de silice, optimisées UV + visible, ou visible + IR. Leur ouverture numérique est de 0,22 et elles se déclinent dans des diamètres de cœur 100, 200 ou 400μm.

Il est à noter que pour les applications UV, des fibres spécifiques pour la résistance à la solarisation seront choisies (Voir fiches techniques).


Mesures – Caractérisations

Fluorescence

La spectroscopie de fluorescence est un type de spectroscopie pour analyser la composition d’un matériau. Elle utilise un rayon de lumière, souvent dans l’ultraviolet, pour exciter les électrons des molécules des composés à analyser, les faisant réémettre une lumière de longueur d’onde décalée, généralement dans le visible.

Les sondes à Fibre optique se présentent le plus souvent sous forme de Y. Une branche est connectée à une source (led, laser… ), et l’autre branche, dont les fibres sont placées en fente, est reliée au spectromètre.

La branche commune est équipée à son extrémité d’une mécanique la plus compacte possible, type aiguille par exemple pour l’analyse de tissus ou d’échantillons de matière.

Dans cette aiguille on retrouve le plus souvent une configuration fibre d’excitation centrale et des fibres collectrices en anneau.

 

 

Spectroscopie d’absorption

La spectrométrie d’absorption est une méthode physique d’analyse chimique. Elle s’utilise principalement sur les liquides. La couleur d’un corps en transmission (transparence) représente sa capacité à absorber certaines longueurs d’onde. Elle permet de reconnaître la nature chimique et moléculaire de certains produits.

 

LIDAR (LIght Detection And Ranging) est une technologie de mesures optiques basée sur l’analyse des propriétés d’une lumière laser renvoyée vers son émetteur.

La distance à un objet ou à une surface est donnée par la mesure du délai entre l’impulsion et la détection du signal réfléchi.

 

Spectroscopie LIBS

La technique LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy), consiste à focaliser le faisceau d’un laser impulsionnel à la surface d’un échantillon à analyser. Sous l’action de la lumière, le point d’impact se trouve désagrégé et transformé en plasma dont l’énergie est caractéristique de l’élément chimique présent.

 

L’électrophorèse capillaire est une méthode d’analyse basée sur la séparation des éléments constitutifs d’un liquide  sous l’effet d’un champ électrique continu. On utilise la détection par UV-Vis (Absorbance) ou par fluorescence.

Les fibres optiques organisées en Matrice/Fente permettent de multiplier le nombre de voies d’analyses simultanées.


 

Réalisations / Produits

Fentes, Bundles, arrangements de haute précision, câbles étanches composés de matériaux totalement diélectriques, déport de très fortes puissances lasers, vibrations, chocs, résistance aux agressions chimiques, les réalisations pour les applications Industrielles nécessitent des connaissances et un savoir faire technique très larges.