Capteur principal

Le capteur est le cœur du spectromètre Lumen. Il convertit le signal optique issu de l’interféromètre en signal électrique exploitable par la chaîne d’acquisition.

Principe de fonctionnement

Le capteur utilisé dans Lumen est un détecteur pyroélectrique à base de sulfate de triglycine deutéré (DTGS). Il mesure l’intensité du faisceau infrarouge après son passage à travers l’échantillon et l’interféromètre de Michelson.

Source IR → Interféromètre → Échantillon → Capteur DTGS → ADC → Traitement

Chaîne de détection

1. Fenêtre optique : bromure de potassium (KBr), transparence de 2,5 à 25 µm.
2. Élément sensible : cristal DTGS de 2 mm de diamètre.
3. Préamplificateur : transimpédance à faible bruit, gain de 10⁶ V/A.
4. Filtre passe-bas : coupure à 5 kHz pour élimination du bruit haute fréquence.

Caractéristiques techniques

Paramètre	Valeur
Plage spectrale	2,5 – 25 µm
Sensibilité (D*)	1,5 × 10⁸ cm·Hz½/W
Surface active	2 mm
Tension de sortie max	±5 V
Bruit équivalent (NEP)	0,5 nW/Hz½
Temps de réponse	< 10 ms
Plage de température	10 – 40 °C

Calibration

Calibration en longueur d’onde

Utiliser un film de polystyrène de référence :

1. Placer le film dans le porte-échantillon.
2. Acquérir un spectre avec 32 scans.
3. Vérifier les pics caractéristiques à 1601 cm⁻¹, 1493 cm⁻¹ et 1028 cm⁻¹.
4. Ajuster le facteur de correction si l’écart dépasse ±2 cm⁻¹.

Calibration en intensité

La calibration en intensité s’effectue avec un miroir de référence (réflectivité

98 % dans l’IR moyen) :

def calibrate_intensity(raw_spectrum, reference_spectrum):
    """Calibre le spectre brut par rapport au spectre de référence."""
    import numpy as np
    return raw_spectrum / reference_spectrum * 100  # % de transmission

Maintenance

• Nettoyage de la fenêtre : chiffon optique + isopropanol, une fois par mois.
• Vérification de la ligne de base : acquisition à vide (sans échantillon) toutes les 50 mesures.
• Remplacement du desiccant : tous les 3 mois pour éviter l’absorption d’humidité par le KBr.

Interfaçage électronique

Le capteur communique avec la carte d’acquisition via un connecteur BNC 50 Ω. Le signal est numérisé par un ADC 16 bits à 100 kS/s (AD7680).

Capteur DTGS ──┬── V_out (BNC) ──→ ADC AD7680 ──→ Microcontrôleur
               └── GND

---

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