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Accueil > Équipes > LAsers, Molécules et Environnement > Thématiques > Mesure des rapports isotopiques

VCOF-CRDS

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La technique de VCOF-CRDS (« V-shaped Cavity Optical Feedback Cavity Ring-Down Spectroscopy ») repose sur l’utilisation de deux cavités optiques distinctes, l’une destinée à stabiliser le spectre d’émission d’une diode laser et l’autre contenant le gaz à analyser (fig. 1). Les détails de la méthode ont déjà fait l’objet de plusieurs publications. Nous en résumons ci-dessous le principe. La stabilisation d’une diode laser infra-rouge par couplage avec une cavité optique de haute finesse, ultra-stable, en forme de V permet de disposer d’une source lumineuse au spectre ultrafin (fig. 1). La longueur d’onde de la lumière ainsi obtenue peut ensuite être arbitrairement modulée de manière continue grâce à un dispositif acousto-optique développé au LIPhy (fig. 2). L’onde est ensuite injectée dans une seconde cavité optique contenant le gaz à analyser.

L’absorption optique à cette longueur d’onde est alors très précisément quantifiée par CRDS (« Cavity Ring-Down Spectroscopy »), c’est à dire en mesurant la constante de temps de la décroissance du flux de photons sortant de la cavité juste après avoir interrompu le flux entrant. En fonction du traceur isotopique que l’on souhaite mesurer, on détermine ainsi la surface des plusieurs pics d’absorption qui correspondent chacun à un isotopologue différent (ex : 626, 627 et 628 pour Δ17O). A ce jour, la précision de la VCOF-CRDS est très supérieure à celle la CRDS traditionnelle. En particulier, elle permet de mesurer l’absorption optique avec des niveaux de bruit extrêmement bas, qui redéfinissent déjà l’état de l’art de la spectroscopie moléculaire infra-rouge, et elle offre un niveau de précision analytique largement suffisant pour les mesures des anomalies isotopiques dans le CO2, l’ H2S ou l’eau. Cette technique présente en outre l’avantage d’une très grande stabilité fréquentielle héritée de la stabilité mécanique de la VCOF, avec une dérive inférieure à 10 Hz/s. Enfin, la capacité de moduler arbitrairement la fréquence de l’onde injectée dans la cavité CRDS contenant le gaz à analyser permet de mesurer quasi-simultanément tous les traceurs isotopiques d’intérêt avec un seul instrument, sans être gêné par les énormes différences d’abondance entre isotopologues grâce au choix de raies d’absorption plus ou moins fortes.