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Lire l’articleINTRODUCTION
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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Performances et applications3. L’instrument
Nous avons déjà réalisé plusieurs spectromètres exploitant le schéma RO-SARA. Ils sont actuellement utilisés dans des conditions très variées. Tandis qu’un de nos spectromètres fonctionnant à 2,3 μm de longueur d’onde a été utilisé successivement pour étudier la composition de fumeroles au pied du Vésuve (cf. exemple), celle des gaz émis par des sites de compostage et pour l’analyse de gaz expirés par des patients, d’autres instruments sont actuellement en cours d’utilisation pour mesurer des concentrations faibles d'acide fluorhydrique, du méthane dans l’atmosphère et dans des échantillons de glace polaire ou encore du rapport isotopique du CO2 dans les sols de forêts .
A propos des valorisations de recherches menées au sein de l’université Joseph Fourier de Grenoble, consulter le site web : http://floralis.fr
Deux spectromètres ont été développés en collaboration avec l’université de Gröningen (Pays-Bas) pour effectuer des mesures de laboratoire, mais aussi dans la troposphère et la stratosphère (au delà de 10 km). (cf. exemples).
Une « business unit » a vu le jour en septembre 2007 et la production de quelques instruments est en cours pour satisfaire les demandes de laboratoires partenaires intéressés par des mesures environnementales et, éventuellement, celles d’entreprises souhaitant évaluer la technologie.
La description qui suit concerne le spectromètre fonctionnant à 2,3 μm utilisé lors de nos mesures de gaz volcaniques . Nos autres réalisations lui sont très similaires.
3.1 Source laser et cartes de contrôle
La RO-SARA exploite la sensibilité des lasers à la rétroaction optique. Jusqu’à présent nous l’avons appliquée avec succès en utilisant des diodes lasers DFB, mais aussi à des diodes lasers à cavité externe (ECDL). Nous travaillons actuellement à son extension à des lasers de type VECSEL, et envisageons de la coupler prochainement à des lasers DFB à cascade quantique.
Dans une application de mesure de traces de gaz sensible, sélective et multi-gaz, le choix de la gamme et de la couverture spectrale du laser joue un rôle fondamental. Le laser doit donner accès à plusieurs transitions...
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