La spectrométrie photothermique comme technique de microdétection : caractéristiques, mode d'excitation, possibilité d'intégration dans un microsystème

• Auteur / Autrice : Khalil Abbas Ghaleb
• Direction : Joseph Georges
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Spectrométrie
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Lyon 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microfluidique

Microtechniques

Spectroscopie optothermique

Résumé

La spectrométrie photothermique résulte de l'effet thermique produit par la relaxation des états excités consécutivement à l'absorption d'une radiation lumineuse et repose sur une mesure optique de l'élévation de température induite dans le milieu. La technique utilise deux faisceaux lasers en configuration pompe-sonde, arrivant colinéairement ou orthogonalement dans l'échantillon. L'objet de ce mémoire a été d'étudier la configuration orthogonale qui nous paraît la mieux adaptée à la microdétection. Quel que soit le mode d'excitation, continu ou pulsé, le signal dépend de la position de l'échantillon sur l'axe de propagation des faisceaux, de la taille du faisceau d'excitation et de la taille relative des deux faisceaux dans l'échantillon ; une formule semi-empirique permettant de décrire l'influence de ces paramètres et de définir un réglage optimum a pu être établie. Dans le cas où l'excitation de l'échantillon est réalisée avec un laser continu modulé, les caractéristiques du signal sont plus complexes car la formation de l'élément thermique est beaucoup plus lente. L'influence de la taille des faisceaux, de la taille de l'échantillon et du flux dépend de la taille de l'élément thermique formé et donc de la fréquence de modulation. Aux conditions optimales dans les deux cas, le signal est proportionnel à l'énergie ou puissance d'excitation, inversement proportionnel à la taille du faisceau d'excitation et indépendant du trajet optique. Les sensibilités intrinsèques sont comparables, mais les performances pourront dépendre des caractéristiques des lasers d'excitation utilisés et du traitement du signal. L'étude temporelle du signal pulsé a permis de mesurer des profils de vitesse pour un flux laminaire dans un capillaire. Enfin, un module de détection intégrant le capillaire contenant l'échantillon et les fibres optiques servant à conduire le faisceau de sonde a été mis au point. Ce module a été couplé à un micro-mélangeur chaotique et l'ensemble a été expérimenté pour l'analyse du fer (II) par l'o-phénanthroline (LOD = 11 µg L-1)