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Stratégie

Un seul instrument pour détecter les traces de multiples gaz

Le spectromètre d'absorption laser développé au Laboratoire interdisciplinaire de physique1 sait mesurer de très faibles quantités de différents gaz (H20, CO2, CO, CH4...). De plus, grâce à une technologie brevetée2, il s'affranchit de longs réglages jusqu'ici nécessaires. Son transfert à une PME est en préparation.

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L'analyse de gaz en faibles concentrations est un enjeu pour la surveillance de l'environnement, mais aussi dans l'industrie, le médical et l'agroalimentaire. Depuis une quinzaine d'années, la technologie de spectroscopie OF-CEAS (Optical feedback cavity-enhanced absorption spectroscopy) a permis la mise au point d'instruments de détection de traces de gaz. Leur performance est basée sur le couplage entre un laser et une cavité optique résonante, qui a pour effet d'accroître la sensibilité de l'appareil, jusqu'à par exemple un seuil de détection de 0.1 ppm pour le CO et le CO2.

Mais le fonctionnement de ces instruments implique une distance entre le laser et la cavité optique contrôlée avec une grande précision. En pratique, le réglage est fastidieux. Une contrainte qui peut s'avérer gênante, notamment pour des mesures sur le terrain. Pour s'en affranchir, des chercheurs du Laboratoire interdisciplinaire de physique1 ont développé une solution innovante, brevetée2, qui élimine la contrainte sur la distance en introduisant un modulateur électro-optique entre le laser et la cavité. Par ailleurs, fondé sur des technologies à fibre optique, le nouvel instrument peut accueillir plusieurs lasers, et donc détecter de multiples gaz (H2O, CO2, CO, CH4...).

Le projet a fait l'objet d'une prématuration soutenue par le CNRS, qui a permis de valider le principe de la nouvelle technologie de spectromètre OF-CEAS (inventée au début des années 2000 au sein du même laboratoire). Il est maintenant en phase de maturation avec la Satt Linksium. « Avec le prototype que nous avons réalisé en fin de projet de prématuration, nous faisons des tests afin de mieux caractériser l'appareil et d'évaluer ses performances », indique Samir Kassi, ingénieur de recherche au Laboratoire interdisciplinaire de physique.

Le transfert de ces développements vers l'industrie est déjà lancé, puisque la société AP2E, un spécialiste des mesures de traces de gaz par spectroscopie OF-CEAS, a pris une option sur licence. Le transfert pourrait devenir effectif dès l'automne prochain, AP2E prenant alors en charge l'industrialisation de l'appareil. De leur côté les chercheurs envisagent déjà de repousser à nouveau les limites de sensibilité de la technologie pour réaliser des mesures ultra précises, notamment la détection de rapports isotopiques de certains gaz. Avec des applications envisagées dans l'atmosphère (mesure de H2S), mais aussi en physiologie.

 

1 Laboratoire interdisciplinaire de physique (CNRS/Université Grenoble Alpes)

2 Brevet CNRS FR3056837,«Système laser avec rétroaction optique», en propriété CNRS, déposé le 27/09/2016.

Contact :

Samir Kassi / Laboratoire interdisciplinaire de physique / samir.kassi@univ-grenoble-alpes.fr