Présentation
RÉSUMÉ
La méthode de la spectrométrie photoacoustiques (SPA) est l’objet principal de cet article. Cette méthode permet de détecter et d’analyser les gaz toxiques et polluants avec fiabilité. Pour commencer, le principe d’ensemble de cette méthode est abordé, avec l'historique de la technique et la spectrométrie photoacoustique moderne. L'analyse du processus de détection de gaz s'avère indispensable au travers des bruits en détection, du rapport signal sur bruit et des améliorations du signal. Le cas de l’application à la détection du gaz méthane est également abordé dans cet article.
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Photoacoustic spectrometry (PAS) is the main subject of this article. This method allows for the reliable detection and analysis of toxic gases and pollutants. To begin with, the overall principle of this method is presented together with the history of the technique and modern photoacoustic spectrometry. The analysis of the gas detection process via noise detection, signal-to-noise ratio and signal improvement appears to be essential. The application to methane gas detection is also dealt with in this article.
Auteur(s)
-
Virginie ZENINARI : Docteur en physique de l’université de Reims Champagne Ardenne (URCA) - Maître de conférences, habilitée à diriger des recherches à la faculté des sciences exactes et naturelles de Reims (URCA)
INTRODUCTION
Le principe de la spectrométrie photoacoustique (SPA) consiste à exciter un échantillon avec une lumière modulée de longueur d’onde définie. Les molécules absorbent une partie de l’énergie lumineuse qu’elles convertissent, après désexcitation, en un signal acoustique capté par un microphone. La SPA est une méthode, à la fois très stable et facile d’emploi, permettant de détecter de très faibles concentrations de gaz, et très efficace, notamment à la pression atmosphérique ; la dynamique de mesure s’étend sur, au moins, 5 ordres de grandeur.
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Du photophone à la photoacoustique6. Conclusion
Le développement des contrôles des processus industriels, ainsi que le souci de préserver l’environnement et la sécurité des individus, ont fait naître l’exigence de trouver des méthodes fiables pour détecter les gaz toxiques et polluants. La spectrométrie photoacoustique est l’une d’elles, caractérisée par une sensibilité particulièrement élevée, une grande dynamique de mesure, une bonne sélectivité, un temps de réponse court et un coût de maintenance faible. Les applications principales sont l’analyse de l’air dans les ateliers, entrepôts de produits chimiques, laboratoires et hôpitaux, aussi bien à l’extérieur qu’à l’intérieur, le contrôle des fuites, les études de ventilation... Plusieurs appareils en application industrielle ne cessent de progresser sur le marché international. Ils permettent l’analyse qualitative et quantitative simultanée de polluants gazeux absorbant l’infrarouge.
La prochaine révolution viendra d’un système photoacoustique utilisant des lasers comme source de lumière infrarouge. La très haute résolution fournie par ces dispositifs permet de réaliser des détecteurs de gaz, en évitant les interférences avec d’autres gaz. Il ne sera plus nécessaire d’avoir des filtres. De plus, la miniaturisation des lasers à semi-conducteurs permet d’envisager la réalisation d’instruments portables. La prochaine génération de lasers à semi-conducteurs, les lasers à cascade quantique qui fonctionnent, d’ores et déjà, à température ambiante et émettent de fortes puissances dans une grande plage de longueur d’onde, du proche infrarouge à l’infrarouge lointain, devrait permettre, encore, d’améliorer les senseurs et de développer des systèmes industriels à base de lasers.
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Conclusion
ANNEXES
1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs
1.1 Systèmes Omnisens (Suisse) http://www.omnisens.ch/
Les analyseurs de traces de gaz de Omnisens combinent la spectrométrie photoacoustique avec une technique de détection innovante et très sensible. Cela permet d’obtenir un temps de réponse rapide, une limite de détection basse et un fonctionnement sans recalibration périodique. L’appareil TGA320-X permet de détecter l’ammoniac (NH3) pour des applications dans les salles d’élaboration des semi-conducteurs. En effet, dans les industries de fabrication des semi-conducteurs, la contamination par l’ammoniac est un problème croissant, car des concentrations de gaz, de plus en plus faibles, peuvent ruiner des productions entières. Ainsi, la détection de traces de gaz ammoniac est une clé pour l’amélioration de la productivité. L’appareil TGA310 est dédié à la détection de l’ammoniac pour les applications environnementales : pollution de l’air, technologies propres dans l’industrie, production d’énergie, risques sur la santé. L’appareil...
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