Appareils

Annexe A
Appareils
A.1 Spectrom`etre ScienceTech 9055
Figure A.1 – Spectrom`etre 9055
Table A.1 – Sp´ecification techniques du spectrom`etre 9055
Longueur focale d’entr´ee 200 mm
Longueur focale de sortie 250 mm
´
Etendue spectrale 0-1000 nm
Ouverture num´erique f/3.5
R´esolution optique 0.2 nm
Dispersion 4.0 nm/mm
Pr´ecision en longueur d’onde ±0.2 nm
Reproductibilit´e ±0.1 nm
Fentes d’entr´ee 0-6 mm par pas de 10 µm
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A.2. SPECTROM ` ETRE OCEAN OPTICS USB4000
Protocoles de laboratoire
A.2 Spectrom`etre Ocean Optics USB4000
A.2.1 Fiche technique
Figure A.2 – Spectrom`etre USB4000
Table A.2 – Sp´ecification techniques du spectrom`etre USB4000
Longueur focale d’entr´ee 42 mm
Longueur focale de sortie 68 mm
´
Etendue spectrale 350-1000 nm
Ouverture num´erique f/4
R´esolution optique ∼2 nm
Fentes d’entr´ee 25 µm
Taille du d´etecteur (pixels) 1 x 3648
Taille des pixels 8 x 200 microns
Pas du r´eseau 600 raies/mm
A.2.2 Principe de fonctionnement
Afin d’observer des spectres d’´emission sur une large plage de longueurs d’onde allant
de 350 nm `a 1000 nm, un spectrom`etre miniature Ocean Optics USB4000 est utilis´e. Bien
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A.2. SPECTROM ` ETRE OCEAN OPTICS USB4000
Protocoles de laboratoire
que cet appareil pr´esente une r´esolution en longueur d’onde beaucoup plus faible qu’un
spectrom`etre conventionnel, il permet d’observer une large plage de longueurs d’onde en
une seule acquisition.
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Figure A.3 – Parcours optique et composants `a l’int´erieur du spectrom`etre USB4000
La figure A.3 pr´esente le parcours optique `a l’int´erieur du spectrom`etre utilis´e au labo-
ratoire. La lumi`ere est achemin´ee via fibre optique au spectrom`etre. On retrouve `a l’entr´ee
de celui-ci une fente qui limite l’´etendue spatiale de la lumi`ere incidente (1). Cette lumi`ere
divergente est ensuite r´efl´echie et collimat´ee par un miroir sph´erique (2) avant de frapper
le r´eseau (3). Par la suite, la lumi`ere diffract´ee est r´efl´echie par un second miroir sph´erique
(4) qui focalise celle-ci sur le d´etecteur. Cette configuration miroirs-d´etecteur est connue
sous le nom de Czerny-Turner. Finalement, la lumi`ere est d´etect´ee par le d´etecteur CCD
(6), qui convertit le signal lumineux en signal ´electrique, puis num´erique. Tout juste avant
le d´etecteur, la lumi`ere est filtr´ee par un filtre s´electeur d’ordre (5).
La pr´esence du filtre s´electeur d’ordre permet d’´eliminer les ordres sup´erieurs, ce qui
est particuli`erement important dans le cas d’un spectrom`etre `a large bande, puisque la
plage de longueurs d’onde ´etudi´ee couvre plusieurs ordres de diffraction (voir Fig. A.4).
Afin d’´eliminer ces ordres sup´erieurs du spectre mesur´e, on applique un filtre passe-long
`a longueur d’onde variable directement `a la surface du d´etecteur. Ce faisant, chaque pixel
est recouvert par une section du filtre qui rejette toute lumi`ere de longueur d’onde plus
courte que celle qui lui est associ´ee au premier ordre, ´eliminant ainsi le signal provenant
des ordres sup´erieurs. Par contre, ce filtre r´eduit l’efficacit´e du dispositif.
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A.2. SPECTROM ` ETRE OCEAN OPTICS USB4000
Protocoles de laboratoire
Normale du réseau
i
i
m=0
Faisceau incident
λ1 λ2 λ3
λ1'λ2'λ3'
Premier ordre
Deuxième ordre
Figure A.4 – Superposition des ordres de diffraction d’un r´eseau
A.2.3 Utilisation du spectrom`etre
Pour faire l’acquisition des donn´ees avec le spectrom`etre Ocean Optics, lancer le logiciel
Spectra Suites. La figure A.5 pr´esente l’interface graphique du logiciel annot´ee. Voici une
description des diff´erentes zones illustr´ees `a la figure A.5 :
1. Cette r´egion nous indique si le logiciel reconnaˆıt l’appareil branch´e. Les propri´et´es
du spectrom`etres devraient normalement apparaˆıtre dans cette fenˆetre.
2. Vous pouvez r´egler les param`etres d’acquisition du spectrom`etre ici. Le temps d’int´egration
peut ˆetre choisi entre 4 ms et plusieurs dizaines de secondes. Augmenter le temps
d’int´egration permettra d’augmenter l’intensit´e du signal et de diminuer le niveau
de bruit. Toutefois, si le temps d’int´egration est trop long, des raies peuvent devenir
satur´ees (l’intensit´e maximale sera alors d’environ 65000 comptes).
3. Pour lancer ou arrˆeter l’acquisition d’un spectre, utilisez les boutons de la r´egion 3.
De gauche `a droite, les trois boutons servent respectivement `a 1) arrˆeter l’acquisition
de spectres, 2) `a n’acqu´erir qu’un seul spectre et 3) `a faire une acquisition continue
de spectres.
4. Cette r´egion permet d’ajuster l’´echelle du spectre pr´esent´e. Notez que peu importe
l’´echelle affich´ee, le spectre en entier sera enregistr´e lorsque vous sauvegarderez vos
donn´ees.
5. Utilisez cette icˆone pour la sauvegarde. La boˆıte de dialogue pr´esent´ee `a la figure A.6
sera alors lanc´ee. Attention, il est fortement recommand´e d’enregistrer vos fichiers
dans le format tab delimited, no header. Dans ce cas, vous aurez deux colonnes de
points, repr´esentant les axes x et y de votre spectre. Il n’est pas recommand´e d’enre-
gistrer vos donn´ees en format binaire. Attention, si vous faites Fichier →Enregistrer
sous, le logiciel enregistrera automatiquement tous les spectres qu’il affichera, ce qui
n’est pas recommand´e.
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A.2. SPECTROM ` ETRE OCEAN OPTICS USB4000
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Figure A.5 – Interface du logiciel Spectra Suites
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