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Nous avons développé un spectromètre à diode laser robuste et portable, où une cavité optique de haute finesse est excitée à des fréquences bien définies (les résonances). La lumière résonante interagit sur plusieurs milliers de passages avec le gaz circulant dans la cavité avant d'être détectée pour obtenir un spectre d'absorption avec un chemin effectif d'une dizaine de km.
Un effet de rétroaction optique est exploité pour optimiser l'injection de la cavité, résonance après résonance, en succession rapide. L'application à la mesure d'espèces chimiques à l'état de traces est démontrée à travers plusieurs exemples.
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1. Approfondir les méthodes optiques
Samir KASSI est ingénieur de recherches au laboratoire de Spectrométrie physique de l'université Joseph Fourier de Grenoble.
Daniele ROMANINI est directeur de recherches au laboratoire de Spectrométrie physique de l'université Joseph Fourier de Grenoble.
La spectroscopie d'absorption optique est un moyen de mesure et d'observation non invasif reconnu, mais encore en plein développement. On la retrouve dans un grand nombre de domaines :
-
la haute technologie : l'analyse de plasma pour la gravure des composants électroniques ou l'étude des propulseurs spatiaux ;
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l'industrie : contrôle de pollution des véhicules ou étude en temps réel des processus de combustion ;
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le médical : diagnostic non-invasif à travers l'analyse du souffle ;
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le suivi de la pollution atmosphérique et des gaz à effet de serre : la spectroscopie laser pour la mesure de traces (Tunable Diode Laser Spectroscopy – TDLS) se développe et s'affirme avec l'apparition de lasers à semiconducteurs de plus en plus performants .
Sur le suivi de la pollution atmosphérique
les lasers femtoseconde : applications atmosphériques
L'avantage des méthodes optiques vis-à-vis d'autres méthodes d'analyse, souvent plus anciennes, est un sujet complexe. Brièvement, disons que la chromatographie ou la spectrométrie de masse, largement utilisées, ont l'avantage principal d'être polyvalentes, mais l'inconvénient de recourir à une instrumentation complexe, lourde et volumineuse, ainsi que d'avoir un coût de fonctionnement non négligeable et de nécessiter un temps de mesure important incluant une phase délicate de préparation de l'échantillon. Tous ces inconvénients peuvent être éliminés avec des instruments à diode laser.
De leur côté, les méthodes optiques sont multiples. Elles se distinguent, tant par la source, que le détecteur. Elles peuvent exploiter de la lumière cohérente (laser), des sources non cohérentes (lampes ou diodes électroluminescentes (DELs)) ou la fluorescence (par exemple pour la mesure des NOx et de l'ozone,…). Ces sources subissent ensuite un filtrage spectral plus ou moins poussé. Il peut s'agir d'un simple filtre interférentiel passe-bande, ou de filtres...
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