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Partie 2 • Méthodes spectrométriques
échantillon de gaz analysé
M
échantillon gazeux
1 - source IR (900 K)
2 - cellule de mesure
3 - chambre de réception
4 - chambre d'équilibrage
5 - sonde de micro-flux
6 - volet motorisé
7 - fenêtre en KBr
1
2
3
4
5
6
V
V1
V2
S
A
F
C
D
L
R
Ax
Cx
AR
CR
X
7
7
7
a
b
Figure 10.12 Deux modèles d’analyseurs de gaz de type simple faisceau.
a) La lumière issue de la source S, traverse d’abord un montage à barillet servant de modulateur. Il comporte deux capsules l’une R remplie à 100 % avec du gaz à détecter et
l’autre A avec un gaz neutre (diazote). Ensuite la lumière traverse un filtre interférentiel F
choisi en fonction de la longueur d’onde de mesure, puis la cellule C contenant l’échantillon. Quand la cellule R est sur le parcours, on obtient une absorbance supplémentaire
connue qui permet de déduire celle due au gaz recherché (et des interférents) dans la
cellule de mesure (adapté d’un appareil de la société Servomex, GB) ; b) la lumière de
la source, après avoir traversé la cellule de mesure atteint la cellule V 1 contenant le gaz
de référence (pour doser CO par exemple, V 1 et V 2 contiennent ce gaz). La mesure du
flux gazeux, par un capteur de microdébit, circulant entre V 1 et V 2 est une indication
des variations de pression entre ces deux chambres, donc du rayonnement infrarouge
absorbé par le gaz présent dans V 1 : le rayonnement atteignant V 1 sera d’autant plus
atténué que l’échantillon dans la cellule de circulation V contiendra de ce même gaz.
Un disque modulateur sert à hacher le flux lumineux pour avoir un signal pulsé (adapté
d’un appareil de la société Siemens).
suivre les modulations rapides de l’intensité lumineuse, est un cristal pyroélectrique ou un
semi-conducteur du type photodiode (fig. 10.14). Peu encombrants et légers, ils ont une
faible inertie thermique et une réponse instantanée et linéaire.
Le détecteur à effet pyroélectrique le plus souvent rencontré comporte un monocristal
de sulfate de triglycine deutériée (DTGS) ou de tantalate de lithium (LiTaO 3 ), placé en
sandwich entre deux électrodes, dont l’une, semi-transparente, reçoit l’impact du faisceau
optique. Le cristal se polarise proportionnellement au rayonnement reçu. Il se comporte
comme un condensateur et ne répond qu’aux variations de température.
Le détecteur à semi-conducteur comporte une photodiode qui est utilisée soit en mode
photovoltaïque (sans tension de bias) soit en mode photoconducteur (en appliquant un bias).
Il contient une jonction P-N qui sous l’effet du rayonnement libère des paires électron/trou
qui font apparaître une ddp mesurable dans un circuit ouvert. Ce type de détecteur est constitué, pour le moyen infrarouge, d’un alliage de mercure cadmium tellure (MCT) ou d’indium/antimoine (In/Sb) déposé sur un support inerte, et pour le proche infrarouge, de sulfure de plomb ou d’un alliage indium/gallium/arsenic. La sensibilité est améliorée lorsque
ces détecteurs sont refroidis à la température de l’azote liquide (77 K).
Partie 2 • Méthodes spectrométriques
échantillon de gaz analysé
M
échantillon gazeux
1 - source IR (900 K)
2 - cellule de mesure
3 - chambre de réception
4 - chambre d'équilibrage
5 - sonde de micro-flux
6 - volet motorisé
7 - fenêtre en KBr
1
2
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V
V1
V2
S
A
F
C
D
L
R
Ax
Cx
AR
CR
X
7
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7
a
b
Figure 10.12 Deux modèles d’analyseurs de gaz de type simple faisceau.
a) La lumière issue de la source S, traverse d’abord un montage à barillet servant de modulateur. Il comporte deux capsules l’une R remplie à 100 % avec du gaz à détecter et
l’autre A avec un gaz neutre (diazote). Ensuite la lumière traverse un filtre interférentiel F
choisi en fonction de la longueur d’onde de mesure, puis la cellule C contenant l’échantillon. Quand la cellule R est sur le parcours, on obtient une absorbance supplémentaire
connue qui permet de déduire celle due au gaz recherché (et des interférents) dans la
cellule de mesure (adapté d’un appareil de la société Servomex, GB) ; b) la lumière de
la source, après avoir traversé la cellule de mesure atteint la cellule V 1 contenant le gaz
de référence (pour doser CO par exemple, V 1 et V 2 contiennent ce gaz). La mesure du
flux gazeux, par un capteur de microdébit, circulant entre V 1 et V 2 est une indication
des variations de pression entre ces deux chambres, donc du rayonnement infrarouge
absorbé par le gaz présent dans V 1 : le rayonnement atteignant V 1 sera d’autant plus
atténué que l’échantillon dans la cellule de circulation V contiendra de ce même gaz.
Un disque modulateur sert à hacher le flux lumineux pour avoir un signal pulsé (adapté
d’un appareil de la société Siemens).
suivre les modulations rapides de l’intensité lumineuse, est un cristal pyroélectrique ou un
semi-conducteur du type photodiode (fig. 10.14). Peu encombrants et légers, ils ont une
faible inertie thermique et une réponse instantanée et linéaire.
Le détecteur à effet pyroélectrique le plus souvent rencontré comporte un monocristal
de sulfate de triglycine deutériée (DTGS) ou de tantalate de lithium (LiTaO 3 ), placé en
sandwich entre deux électrodes, dont l’une, semi-transparente, reçoit l’impact du faisceau
optique. Le cristal se polarise proportionnellement au rayonnement reçu. Il se comporte
comme un condensateur et ne répond qu’aux variations de température.
Le détecteur à semi-conducteur comporte une photodiode qui est utilisée soit en mode
photovoltaïque (sans tension de bias) soit en mode photoconducteur (en appliquant un bias).
Il contient une jonction P-N qui sous l’effet du rayonnement libère des paires électron/trou
qui font apparaître une ddp mesurable dans un circuit ouvert. Ce type de détecteur est constitué, pour le moyen infrarouge, d’un alliage de mercure cadmium tellure (MCT) ou d’indium/antimoine (In/Sb) déposé sur un support inerte, et pour le proche infrarouge, de sulfure de plomb ou d’un alliage indium/gallium/arsenic. La sensibilité est améliorée lorsque
ces détecteurs sont refroidis à la température de l’azote liquide (77 K).