Cellule de référence de fluorescence induite par laser (LIF) avec iode (I2) pour l'étalonnage de la longueur d'onde laser

Ces systèmes de fluorescence induite par laser (LIF) comprennent un tube photomultiplicateur (PMT) et son support, un compartiment pour filtre coupe-bande et une cellule à iode sous vide. La longueur d'onde d'un laser commercial accordable, tel qu'un laser à diode à onde continue (CW) ou un laser à colorant pulsé, présente souvent un léger écart et son balayage énergétique n'est généralement pas linéaire. Il est courant d'enregistrer simultanément le spectre de référence d'un atome ou d'une molécule dont les énergies de transition sont bien connues. Ceci permet un étalonnage précis des données spectrales recueillies.

Ce système permet l'acquisition du spectre LIF de l'iode, qui peut servir de spectre de référence. Le spectre d'absorption de l'iode (souvent enregistré avec des lasers à onde continue) est généralement obtenu en plaçant une photodiode à la sortie de la cellule de référence. La technique LIF est particulièrement adaptée aux lasers pulsés de forte puissance crête, tels que les lasers à colorant et les lasers à oscillateur paramétrique optique (OPO).

La cellule à iode est constituée d'une cuve en quartz scellée à la flamme et montée à l'intérieur d'une croix conflate robuste, la rendant quasiment incassable. Un système optique de collecte de fluorescence intégré est monté sur un support coulissant pour optimiser la collecte de lumière, permettant ainsi de projeter l'image de la fluorescence de l'iode sur la photocathode du tube photomultiplicateur. Ce système LIF permet d'obtenir des spectres à excellent rapport signal/bruit à partir de systèmes laser pulsés de faible puissance.

Ces systèmes peuvent être commandés avec ou sans système de chauffage intégré pour la cellule à iode. La version chauffée comprend des cartouches chauffantes intégrées, un thermocouple et un régulateur/alimentation PID (proportionnel-intégral-dérivé) permettant à l'opérateur de sélectionner la température de consigne souhaitée, de la température ambiante à 250 °C. Le spectre BX de l'iode, à température ambiante ou chauffée, présente des milliers de transitions rovibrationnelles, formant un spectre continu de 14 800 à 20 000 cm⁻¹.

La figure ci-dessous présente un exemple de spectre LIF de l'iode enregistré avec un laser à colorant pulsé d'une largeur de raie de 0,04 cm⁻¹. Le spectre a été acquis avec un pas de 0,003 cm⁻¹, une moyenne de 10 tirs laser et calibré avec 24 raies d'iode pour une erreur quadratique moyenne (RMS) de 0,002 cm⁻¹. Dans ces expériences, le tube PMT est alimenté en -850 V CC. Un filtre passe-haut à 645 nm bloque la lumière diffusée par le laser. Le signal analogique LIF est capturé par un intégrateur à porte et enregistré par notre système d'acquisition de données. Le spectre LIF de l'iode est facilement élargi par la puissance du laser. Nous recommandons d'installer une lentille divergente et d'utiliser des filtres à densité neutre avant le bras optique d'entrée afin de réduire l'énergie laser traversant le système LIF. En règle générale, il est conseillé de réduire la puissance du laser jusqu'à ce que le signal soit à peine visible, comme sur une carte de visite blanche dans l'obscurité. Il s'agit d'un bon point de départ pour s'assurer que les raies de l'iode soient aussi nettes que possible sans effets d'élargissement de puissance.
Ce système de fluorescence induite par laser (LIF) comprend des bras optiques pour limiter le bruit de fond dû à l'éclairage ambiant et définir précisément l'axe optique, facilitant ainsi l'alignement du laser. Ces systèmes LIF sont supportés par trois montants de table optique de 12,7 mm (avec supports et socles de 25,4 mm) pour une installation et une mise à niveau aisées sur toute table optique. Nous proposons également de nombreux accessoires, tels que des filtres optiques passe-haut carrés de 50,8 mm pour bloquer la lumière laser diffusée et l'empêcher d'être captée par le photomultiplicateur (PMT), une alimentation haute tension réglable pour le PMT, des intégrateurs à porte, des exemplaires imprimés de l'atlas I2 et un logiciel d'acquisition de données.

Le prix de ce système comprend un tube photomultiplicateur Hamamatsu R955 sensible au rouge et sa base (large réponse spectrale de 160 à 900 nm).