10 • Spectrométrie du moyen et du proche infrarouge
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diode laser
F1
F2
D2
D1
cellule à circulation de gaz
% T
F1
F2
cm
-1
source
CO2
4,23 (2364)
1,96
CH4
3,26 (3067)
1,65
NH3
10,3 (971)
1,50
HCHO
3,55 (2817)
1,93
gaz
µm (cm-1)
µm
moyen-IR
proche-IR
Figure 10.11 Analyseur non dispersif pour le dosage du CO 2 en milieu gazeux.
Ce montage est représentatif de beaucoup de détecteurs portables. La sélectivité est
assurée par un filtre optique adapté (F2) et par une membrane à l’entrée de la cellule
qui ne laisse passer que le gaz à détecter. Le montage comporte un second filtre (F1)
situé dans une zone de non absorption, pour permettre de calculer la transmittance. Sur
le dessin sont figurés les bandes passantes des 2 filtres et le spectre en transmittance
d’un gaz, ici le CO 2 . Les détecteurs sont des thermistors (reproduit avec l’autorisation
de la société Edinburgh Sensors, GB). En bas tableau résumant le choix de longueurs
d’ondes dans le moyen-IR et le proche IR pour quelques gaz.
10.8 SOURCES ET DÉTECTEURS DANS LE MOYEN IR
10.8.1 Sources lumineuses
Dans l’infrarouge les sources se présentent sous la forme, soit d’un gros filament (fig. 10.13),
soit d’un bâtonnet creux de 3 à 4 cm de long, composé d’un mélange d’oxydes de zirconium
et de terres rares (source de Nernst, ∅ = 3 mm) chauffé par une résistance intérieure, soit
d’un barreau de carbure de silicium (modèle Globar, nom commercial dérivé de glowingbar). Ces sources sont alimentées sous une tension de quelques volts. Portées vers 1 500 ◦ C,
sans enveloppe protectrice, elles dissipent une puissance de l’ordre d’une centaine de watts,
en émettant dans un large domaine allant du visible à l’infrarouge thermique en passant par
un maximum pour l = 3 000/T (l en micromètres et T en Kelvin – adaptation de la loi de
Stefan). L’intensité rayonnée varie énormément en fonction de la température de la source.
10.8.2 Détecteurs
La détection des photons du domaine de l’infrarouge a pendant longtemps été difficile,
cause principale de la médiocre sensibilité des premiers spectrophotomètres. Le principe
repose sur l’effet thermique des radiations. Suivant le type d’application ou d’instrument, on
utilise des thermistors, thermocouples, thermopiles ou autres capteurs quelquefois astucieux
(fig. 10.12b). Pour les spectromètres à transformée de Fourier, le détecteur, qui doit pouvoir
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit
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CH4
3,26 (3067)
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NH3
10,3 (971)
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HCHO
3,55 (2817)
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gaz
µm (cm-1)
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moyen-IR
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Figure 10.11 Analyseur non dispersif pour le dosage du CO 2 en milieu gazeux.
Ce montage est représentatif de beaucoup de détecteurs portables. La sélectivité est
assurée par un filtre optique adapté (F2) et par une membrane à l’entrée de la cellule
qui ne laisse passer que le gaz à détecter. Le montage comporte un second filtre (F1)
situé dans une zone de non absorption, pour permettre de calculer la transmittance. Sur
le dessin sont figurés les bandes passantes des 2 filtres et le spectre en transmittance
d’un gaz, ici le CO 2 . Les détecteurs sont des thermistors (reproduit avec l’autorisation
de la société Edinburgh Sensors, GB). En bas tableau résumant le choix de longueurs
d’ondes dans le moyen-IR et le proche IR pour quelques gaz.
10.8 SOURCES ET DÉTECTEURS DANS LE MOYEN IR
10.8.1 Sources lumineuses
Dans l’infrarouge les sources se présentent sous la forme, soit d’un gros filament (fig. 10.13),
soit d’un bâtonnet creux de 3 à 4 cm de long, composé d’un mélange d’oxydes de zirconium
et de terres rares (source de Nernst, ∅ = 3 mm) chauffé par une résistance intérieure, soit
d’un barreau de carbure de silicium (modèle Globar, nom commercial dérivé de glowingbar). Ces sources sont alimentées sous une tension de quelques volts. Portées vers 1 500 ◦ C,
sans enveloppe protectrice, elles dissipent une puissance de l’ordre d’une centaine de watts,
en émettant dans un large domaine allant du visible à l’infrarouge thermique en passant par
un maximum pour l = 3 000/T (l en micromètres et T en Kelvin – adaptation de la loi de
Stefan). L’intensité rayonnée varie énormément en fonction de la température de la source.
10.8.2 Détecteurs
La détection des photons du domaine de l’infrarouge a pendant longtemps été difficile,
cause principale de la médiocre sensibilité des premiers spectrophotomètres. Le principe
repose sur l’effet thermique des radiations. Suivant le type d’application ou d’instrument, on
utilise des thermistors, thermocouples, thermopiles ou autres capteurs quelquefois astucieux
(fig. 10.12b). Pour les spectromètres à transformée de Fourier, le détecteur, qui doit pouvoir
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit