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Méthodes spectrométriques de détection La fluorescence est un phénomène consistant en l’émission de radiations de longueurs d’ondes différentes formant en général un ensemble continu s’étendant sur une partie notable du spectre par un corps soumis à un rayonnement monochromatique. Cette émission cesse dès que le corps n’est plus éclairé. L’intensité de l’émission renseigne sur la concentration du corps observé. On utilise cette méthode pour la mesure du radical OH et des espèces radicalaires dans le domaine de l’ultraviolet, ainsi que du SO2 et du NO. On se sert généralement d’un laser pour fournir l’éclairage monochromatique. On peut faire de l’imagerie de pollution grâce à cette technique. La technique d’absorption différentielle (D.O.A.S. : Differential Optical Absorption Spectroscopy) dans l’ultraviolet, le visible ou le proche infrarouge, utilise des optiques dispersives à réseaux et des barrettes de diodes permettant une détection simultanée de l’ensemble des spectres des différents constituants. Ces instruments sont basés sur la loi de Beer-Lambert qui requiert la connaissance des sections efficaces d’absorption des espèces que l’on cherche à doser (mesurées en laboratoire). Si l’on observe à distance une source lumineuse, l’intensité véritable que l’on détecterait s’il n’y avait pas d’absorption le long du chemin optique serait difficile à déterminer (air sur le trajet). La solution est de mesurer l’absorption différentielle, définie comme la part de l’absorption totale qui est due à l’espèce moléculaire (quantité variant rapidement avec la longueur d’onde) en contraste avec le fond (variant peu). L’intensité totale est filtrée à l’aide de différentes techniques d’analyse de manière à faire ressortir les motifs d’absorption variant rapidement et qui sont caractéristiques des gaz recherchés. On ne peut pas faire d’imagerie de pollution avec cette méthode (nécessité de posséder une source de lumière connue). L.I.D.A.R. (Light Detection And Ranging) (exemple: L.I.D.A.R. à diffusion de Raman): Lorsqu’une lumière frappe un corps, celle-ci peut être diffusée suivant un spectre de diffusion (de Raman) caractéristique de la nature chimique et de l’état physique du corps. Si l’on excite un corps avec une lumière monochromatique (visible ou ultraviolet) de nombre d’onde σ, celui-ci diffuse une radiation de nombre d’onde σ, mais aussi de nombre d’onde σ + σ1, σ + σ2, … caractéristiques du corps. Si l’on change σ, les écarts σ1, σ2, … restent cependant les mêmes. Dans la pratique, on utilise deux lasers pulsés possédants deux longueurs d’onde différentes, l’une très absorbée par le polluant que l’on cherche à détecter, tandis que l’autre l’est peu. On détermine ainsi la concentration en polluant en mesurant la différence entre les deux intensités retro-réfléchies. Si la longueur d’onde du laser varie d’une raie d’absorption du gaz à une longueur d’onde voisine, le changement dans la lumière rétrodiffusée peut-être utilisée pour évaluer le profil de concentration le long du faisceau laser (D.I.A.L. : DIfferential Aborption L.i.d.a.r.). Cette technique, très efficace quelles que soit les conditions d’environnement, est utilisée pour de multiples polluants. Cependant, la nécessité de posséder des sources de lumière cohérente très puissantes ainsi que des montages complexes afin d’effectuer un balayage (imagerie de pollution), rend ce dispositif très coûteux. Spectrométrie à transformée de Fourier La spectrométrie à transformée de Fourier qui consiste à faire interférer deux ondes en utilisant par exemple un interféromètre de Michelson. Pour une source étendue spectralement, le signal mesuré en sortie est : I(x) = 1/2 ∫σ I0(σ) (1 + cos2πσx) dσ (x : différence de marche, σ : nombre d’onde, I0 : intensité incidente) Cet interférogramme est, à une constante près, la transformée de Fourier (réelle) de la distribution spectrale de l’objet. Parmi les différentes méthodes utilisées pour le traitement de cet interférogramme, la spectrométrie de corrélation consiste en la comparaison de celui-ci avec un interférogramme de référence, en plaçant dans le plan des franges une grille le représentant. On étudie ensuite le flux de lumière dans ce plan, qui est proportionnel au produit de corrélation des deux interférogrammes. On peut ensuite en déduire la présence de polluant sur la ligne de visée. |
Techniques de mesure
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