07 science tec- spectrophotometrie ir sciencetec2

ScienceTec : distribution, support

technique et SAV

AtelierAtelier--Rencontre autour de la spectrométrie Rencontre autour de la spectrométrie InfraInfra--RougeRouge

IFREMER IFREMER (Plouzané 29)(Plouzané 29)IFREMER IFREMER (Plouzané 29)(Plouzané 29)

(Technopôle Brest(Technopôle Brest--Iroise)Iroise)

Mercredi 27 juin 2012Mercredi 27 juin 2012

Vincent TarazonaVincent Tarazona

BoumédièneBoumédiène BekaraBekara

�� Société créée en 1987Société créée en 1987

�� Nous fêterons cette année nos 25 ans.Nous fêterons cette année nos 25 ans.

�� Société indépendanteSociété indépendante

�� Capitaux 100% français.Capitaux 100% français.

ScienceTec : distribution, support

technique et SAV

�� Distributeur de marques internationales Distributeur de marques internationales représentant l’excellence en matière représentant l’excellence en matière scientifique.scientifique.

88

LI-COR : Spécialiste de la fluorescence dans l’infrarougePartenaire depuis 1995

• Avantages de l’infrarouge : pas de bruit de fond

Membranes

Biomolécules

Visible Proche Infrarouge

FITC Cy3 Cy5 IRDye700 IRDye800

200 400 600 800

• Sensibilité supérieure

Biologie Moléculaire In-vivoProtéomique

HITACHI : SpectrophotomètresPartenaire depuis 1987

Large gamme de spectrophotomètres fiables et robustes pour toutes

les applications– Quantification ADN, analyse quantitative, cinétique, spectre, validation automatique, archivage des méthodes

�U-5100 • Rapport de faisceau

• Gamme spectrale : 190 à 1100 nm

• Bande passante : 5 nm• Bande passante : 5 nm

• Lampe Xénon Flash

• Porte cuve 6 échantillons

�U-2900/U-2910• Double faisceaux

• Gamme spectrale : 190 à 1100 nm

• Correspond aux normes de la Pharmacopée Européenne bande passante : 1,5 nm

• Clé USB

• 2 versions : 1 autonome avec large écran couleur 26,4 cm et 1 à connecter à

1 PC avec le logiciel UV Solutions

Nombreux accessoires optionnels

HITACHI : spectrophotomètres

�U-3900/U-3900H– Double faisceaux

– Gamme spectrale 190 – 900 nm (option 1100 nm)

– Système optique :

• U-3900 : 1 monochromateur

• U-3900H : 2 monochromateurs

– Bande passante réglable : 0,1 à 5 nm

– Sphère d’intégration 60 mm ou 150 mm optionnelle

�U-4100 : UV / Visible / proche IR :

– Double faisceaux

– Gamme spectrale 175 à 3300 nm selon les modèles

– Dimensions maximales de l’échantillon : 430x430 mm

– Nombreux accessoires pour mesures non destructives en transmission et réflexion

DétecteurDétecteur

Sphere d’intégrationstandard

ou

ChambreChambreééchantillonchantillon

Standard

Choississez un système optimum en fonction de vos besoins

HITACHI U-4100 caractéristiques

ouSphere d’intégration

Ultra sensible

Standard ou

Large

MonochromateurMonochromateur

Prisme et réseauor

Réseau et réseau

ChambreChambreChambreChambre Max. : 200Max. : 200Max. : 200Max. : 200×200 mm200 mm200 mm200 mm Max. :Max. :Max. :Max. : 430430430430×430 mm430 mm430 mm430 mm Max. : 200Max. : 200Max. : 200Max. : 200×200 mm200 mm200 mm200 mm

240 - 2600 nm 240 - 2600 nm 175 - 2600 nm GammeGammeGammeGammespectralespectralespectralespectrale

Optimale pour la mesure en transmission / réflexion d'échantillons

Possibilité de mesure non-destructive en transmission / réflexion des matériaux

Possibilité de réaliser des mesures sensible en utilisant la sphère

EchantillonsEchantillonsEchantillonsEchantillonssolidessolidessolidessolides

Echantillons Echantillons Echantillons Echantillons LargesLargesLargesLarges

MesureMesureMesureMesure en en en en UVUVUVUV

HITACHI U-4100 caractéristiques

CompartimentCompartimentCompartimentCompartiment

Application Application Application Application

réflexion d'échantillons solides.Compatible avec de nombreux accessoires dont les mesures en réflexion spéculaire.

/ réflexion des matériaux pour les éléments optiques et électroniques (grand verre, tranche de silicium, substrat cristaux liquides, composés de cellules photovoltaïques.)

utilisant la sphère d'intégration à partir de 175 nm jusqu’au proche infrarouge.

Réseau Hitachi gravé mécaniquement.

HITACHI réseau

Machine à graver

Système unique conçu en 1880 par

Henry Augustus Rowland de

l’Université Johns Hopkins

(Baltimore).

Comparé à un réseau holographique, Comparé à un réseau holographique,

le réseau gravé mécaniquement ont

les avantages suivants:

(1) Une haute efficacité de diffraction

grâce à une surface rainurée

réfléchissante

(2) Espacement des rainures ajustée,

pour une meilleur correction des

aberrations astigmatiques.

Spectre de transmission

・Composante rectiligne avancée ①①①①Emis au même angle que le faisceau incident

Pour les échantillons transparents la majorité du faisceau incident deviendra une composante rectiligne avancée.

③③③③ Faisceau réfléchi(Réflexion spéculaire)

④④④④ Faisceau réfléchi(Réflexion diffuse)

Faisceau incident

Echantillon

Mesure en Transmission

rectiligne avancée.

・・・・Composante diffusée ②②②②Faisceau transmis qui diffuse à différents angles.

L’échantillons diffuse plus si il est irrégulier ou trouble.

・・・・Transmission totale ①①①① + ②②②②Somme des deux faisceaux transmis ( rectiligne avancé et diffusé).

①①①① Faisceau transmis(composante rectiligne avancée)

②②②② Faisceau transmis(composante diffusée)

Spectre de réfexion

・Réflexion spéculaire ③③③③Emis au même angle que le faisceau incident

Plus importante pour les échantillons “miroirs”

・・・・Réflexion diffusée ④④④④

③③③③ Faisceau réfléchi(Réflexion spéculaire)

④④④④ Faisceau réfléchi(Réflexion diffusée)

Faisceau incident

Echantillon

Mesure en Réflexion

・・・・Réflexion diffusée ④④④④Faisceau réfléchis qui diffuse à différents angles.

L’échantillons diffuse plus si il est irrégulier ou trouble.

・・・・Réflexion totale ③③③③ + ④④④④Somme des deux faisceaux réfléchis (spéculaire et diffusé).

①①①① Faisceau transmis(composante rectiligne avancée)

②②②② Faisceau transmis(composante diffusée)

Evaluation

des cellules

photovoltaïques

Mesure en transmission dans toutes les directions→ Accessoire sphère d’intégration

Verre (diffuse)

Sphère d’intégrationExemple : Mesure de la texture d’un verre

Faisceau incident

Capable de mesurer le faisceau transmis qui est diffusé dans toutes les directions.

Faisceau incident

Sphère d’intégrationExemple : Mesure de la texture d’un verre

Mesure de la transmission dans toutes les directions

Afin d’avoir une production efficiente d’énergie, une couche pyramidale appelée structure texture est formée à la surface de la zone de réception de la lumière. Par conséquent il y aura plus de lumière dirigée vers la zone de production d’énergie par rapport à une surface plane.

Une telle structure permet d’avoir une diffusion Une telle structure permet d’avoir une diffusion et une transmission de la lumière élevée.

Pour mesurer ces paramètres nous utilisons un support de transmission à adhésion forte contre une sphère d’intégration.

Le graphique ci-contre montre le pourcentage de transmission directe (bleu) et avec la sphère d’intégration (rouge) afin de mettre en évidence la lumière diffusée.

・Les faisceaux transmis dépendent de l’angle d’incidence

・Les faisceaux réfléchis dépendent de l’angle d’incidence

Transmission et réflexion varient en fonction de l’angle d’incidencePour l’évaluation d’un échantillon l’angle d’incidence est un élément essentiel.

Ex : Evaluation anti-reflet d’un affichage

Faisceau incident

Substrat

0°20°40°

60°

Angles d’incidenceExemple : Evaluation d’un substrat avec un film transparent conducteur

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Ex : Evaluation anti-reflet d’un affichage

Evaluation de l’effet miroir sur les dispositifs optique (CD, DVD…)

・Transmission et réflexion par radiation solaire

Evaluer les caractéristiques de transmission et de réflexion de l'échantillon lorsqu'il est irradié par la lumière du soleil

・Transmission et réflexion par la lumière visible

La transmission et la réflexion de la lumière visible peuvent être déterminées (Vision par l’oeil humain).

Ex : Accessoire Réflexion absolue à angle variable

Angles d’incidenceExemple : Evaluation d’un substrat avec un film transparent conducteur

Mesure de la transmission / réflexion à différents angles

De fins films conducteurs (semblables à des électrodes) sont utilisés dans les cellules photovoltaïques pour extraire l’électricité. Ces films doivent avoir une conductivité et une transmission optimale.

En fonction de l’heure ou des En fonction de l’heure ou des saisons, l’angle d’incidence de la lumière change, il est donc critique d’évaluer la transmission en fonction du changement d’angle d’incidence.

Les résultats indiquent que la

transmission du rayonnement

solaire diminue avec

l'augmentation de l'angle

d'incidence, et inversement

pour la réflexion.

De cette manière, l'utilisation d'un accessoire de réflexion à angle

variable fournit une mesure quantitative des caractéristiques de

transmission et de réflexion avec des angles d'incidences différents.

Mesure en transmission dans toutes les directions→ Accessoire Réflexion spéculaire à 5 deg.

Réflexion spéculaireExemple : Mesure d’un film anti réflexion

Faisceau incident

Détecteur

(sphère d’intégration)(sphère d’intégration)

Capable de mesurer en transmission et en réflexion sur le même spot

pour les échantillons dont la surface est irrégulière

Réflexion spéculaireExemple : Mesure d’un film anti réflexion

Afin d'améliorer l'efficacité de la production d'électricité, les cellules

photovoltaïques incorporent des films anti-reflets qui dirigent la lumière du

soleil vers la couche de production d'énergie du semi-conducteur sans fuite

par réflexion.

L’accessoire de réflexion spéculaire permet de vérifier l’effet anti-réflexion à

un angle d'incidence proche de la perpendiculaire par rapport à

l'échantillon.

Le graphique ci-contre représente la mesure en

réflexion à partir de ces substrats dans le proche IR.

Nous identifions une zone de très faible réflexion

vers 1000 nm où on a donc une perte de lumière

minime.

Autres

applicationsapplications

Sphère d’intégrationExemple : Mesure des filtres pour télécommande

La mesure de la transmission est très importante pour l'évaluation en

contrôle qualité.

Le faisceau de 940 nm émis par la télécommande est filtré au niveau

du récepteur et pénètre dans le détecteur.

Le spectre de transmission du filtre (du récepteur) est mesuré pour

940 nm

Le spectre de transmission du filtre (du récepteur) est mesuré pour

l'évaluation des caractéristiques optiques.

Ci-contre les spectres de transmission de deux filtres.

Les deux filtres ont une faible transmission dans le

visible 400 - 700 nm, ces filtres ont été conçus pour

ne pas laisser passer la lumière visible vers le

détecteur.

Ils montrent également une transmission élevée à

partir de 750 nm, on a donc une bonne transmission

à 940 nm pour la télécommande.

Réflexion spéculaireExemple : Mesure sur écran à cristaux liquide

La qualité des films anti- réflichissants peut être

mesurée pour différents équipements : écran à

cristaux liquide, écran de TV, verre de lunette…

Les spectres de réflexion de trois types de films anti-

reflets ont été mesurés.

D'après les résultat de la mesure en réflexion absolue

avec un angle d'incidence de 5 degrés, on peut dire que

la réflexion est de 5% ou moins dans le domaine visible.

Lorsque les spectres sont élargis, nous pouvons voir que

les résultats ont un bon rapport signal sur bruit dans la

région de 0,1% ou moins en réflexion.

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