a) Photomètre à filtre
b) Spectrophotomètre à réseau
c) Spectrophotomètre infrarouge à transformée de Fourier (IRTF)
d) Spectrophotomètre à filtre acousto-optique réglable
e) Spectrophotomètre à barrette de diodes
f) Spectrométre à diodes électroluminescentes
g) Systémes multicanaux
h) Filtres factoriels

 

 

 

 

 

 

 

a) Photomètre à filtres

Ce sont des appareils à longueurs d'onde fixes ; le nombre de filtres (entre 2 et 20) limite le choix des fréquences disponibles. Ce sont des appareils robustes, très rependus et surtout destinés à des applications de routine tant au laboratoire qu'en contrôle et régulation on-line comme par exemple le dosage de l'eau et la régulation du séchage. La qualité des filtres interférentiels jouent un rôle prépondérant, en général le rapport signal/bruit est excellent.


1- source lumineuse
2- lentilles
3- chopper
4- filtres proche infrarouge montés sur une roue
5- diaphragme
6- miroir basculant
7- sphère d'intégration
8- détecteur
9- réflexion diffuse
10- échantillon

D'après document de "Bran et Luebbe"

 

 

b) Spectrophotomètre à réseau

Ces appareils du type dispersif, généralement monofaisceau, utilisent un réseau pour obtenir un spectre continu avec une bonne résolution pour le proche infrarouge (~ 10 cm-1). La vitesse de balayage est comparable à celle des appareils à transformée de Fourier (10 à 150 spectres/minute). Généralement un important travail a été fait pour rendre ces appareils insensibles aux vibrations, ils peuvent donc être utilisés au laboratoire mais aussi en contrôle en ligne ou être déplacés facilement .

 

 

 

 

c) Spectrophotomètre infrarouge à transformée de Fourier (IRTF).

- Interféromètre de Michelson

La plupart des constructeurs de IRTF dans l'infrarouge moyen proposent des bancs spécialement adapté au proche infrarouge. Plusieurs appareils travaillant dans le moyen infrarouge peuvent être facilement adaptés pour travailler dans le proche IR : la séparatrice Ge/KBr (7 000-350 cm-1 ) est remplacée par une séparatrice Ca F2 (15000-1200 cm-1), la source utilisée étant alors une lampe tungstène halogène ; divers détecteurs peuvent être utilisée (In Sb, In Ga As, PbS...).
La bonne résolution, la vitesse d'acquisition des spectres, la reproductibilité en longueur d'onde font que ces appareils sont parfaitement adaptés au laboratoire d'analyse et de contrôle, l'utilisation de fibres optique permet en outre l'utilisation de ce matériel sur site industriel.

- Interféromètre à polarisation

Dans ce type d'interféromètre la différence de trajet optique est obtenue en utilisant deux cristaux bi - réfringent. Quand la lumière passe à travers ces cristaux, elle est divisée en deux faisceaux, un "ordinaire" et l'autre "extraordinaire", qui se déplacent avec des vitesses différentes.
La différence de trajet optique sera due à la différence d'indice de réfraction entre les deux faisceaux. Cet interféromètre robuste est peu sensible aux vibrations.


Schéma d'un spectromètre à cristal d'après "Bran et Luebbe"

1- source lumineuse
2- miroire séparateur
3- polarisateur
4- compensateur
5- cristaux biréfringents
6- récepteur du laser
7- laser
8- moteur
9- miroir tournant
10- fibres optiques
11- capteur photosensibles
12- miroir séparateur
13- sonde à fibres optiques

 

 

 

 

d) Spectrophotomètre à filtre acousto-optique réglable

Une nouvelle génération de spectrophotomètre pour le proche infrarouge est en train de se développer en adoptant ces techniques originales. Comme certains appareils à barrettes de diodes, ils fonctionnent sans avoir de pièces mécaniques en mouvement. Le principe de mesure du module optique (AOTF, Acousto-Optical Tunable Filtre) est fondé sur l'utilisation d'un cristal de dioxyde de tellure (Te02) en contact avec une plaque d'un monocristal piézo-électrique. Lorsqu'un champ électrique de haute fréquence est appliqué à ce cristal piézo-électrique (Li Nb O3) par des électrodes à décharge, la plaque piézo-électrique génère une onde acoustique de haute fréquence (ultrasons) qui se propage dans le monocristal de dioxyde de tellure. Le rayonnement simultané d'un spectre électromagnétique polarisé de lumière proche infra -rouge et de l'onde ultrasonore sur la surface du cristal déclenche ce que l'on appelle l'effet photo-élastique, qui provoque une interaction entre le spectre optique et l'onde acoustique dans le cristal. Le cristal est alors en mesure d'émettre une longueur d'onde optique associée pour chaque fréquence acoustique. Contrairement au spectrophotomètre IRTF il ne sera donc pas nécessaire de balayer tout le spectre pour obtenir une longueur déterminer, car la sélection des longueurs d'onde est faite électroniquement.

 

 

 

e) Spectrophotomètre à barrette de diodes

Depuis longtemps des spectrophotomètres UV-visible ont utilisé des barrettes de diodes au silicium comme détecteurs, mais leurs réponses sont limitées vers 1 100 nm. Maintenant l'utilisation de barrettes de diodes In Ga AS permet de mieux travailler dans le proche infrarouge. L'amélioration constante de ces barrettes de diodes, des amplificateurs et systèmes de multiplexage permet de réaliser avec une source à halogène et un réseau fixe des spectrophotomètres robustes et performants. Il peuvent actuellement couvrir la gamme 800 - 1700 nm. Avec une vitesse d'acquisition de l'ordre de 100 spectres/seconde et un bon rapport signal/bruit ces appareils semblent parfaitement convenir à l'analyse en ligne.

inserer les deux scanes
Spectromètre miniature "ZEISS"

 

 

 

f)Spectrométre à diodes électroluminescentes

L'utilisation de diodes électroluminescentes (LED) peut permettre aussi de réaliser des modules robustes et très compacts. Vers 1990 la société Katrina a proposé un appareil équipé de 12 diodes emetant dans la région 900-1050 nm. Devant chaque diode est placé un filtre interférentiel et une fibre optique transporte la lumiére jusqu'à l'échantillon, la lumière est recueilli par une seconde fibre qui arrive sur le detecteur Si. Dans ce systeme sequentiel chaque diode est activée l'une apres l'autre. Ce systéme a par exemple été utilisé pour analyser l'humidité et taux de matiére grasse de frites passant sur un convoyeur. D'autres systémes ont été proposés où toutes les diodes étaient allumées simutanément puis le signal traité par une transformée d'Hadamard ou de Fourier.

 

 

g) Systémes multicanaux

Des appareils utilisant en particulier des cameras CCD ont été développés, il est possible de combiner la mesure multicanale est multispectrale.

 

 

h) Filtres factoriels

 

 

retour à LA SPECTROSCOPIE PROCHE INFRAROUGE

retour page d'accueil