Spectroscopie Laser / Description des appareils

Le Nexus 470 FT-IR, Nicolet. Le spectromètre à transformés de Fourier permet des mesures d’absorbances dans l’IR-moyen (750-7000 cm-1).

Ce spectromètre est assez robuste et ne nécessite que peu d’entretien. Il est de plus très simple à utiliser et c’est pourquoi une formation permettant l’accès au « libre-service » est le mode d’utilisation privilégié. 

Le Veeco Dimension Icon - Scanasyst. Le Dimension Icon est un microscope à force atomique versatile. Il peut être utilisé en mode contact, en mode tapping, sur échantillon solide ou liquide, pour de l’imagerie en phase ou encore de la microscopie à force magnétique (MFM).

Le FL3-22, Fluorolog3, Horiba Jobin. Ce spectrophotomètre UV-VIS permet d’obtenir les spectres d’émissions et d’excitations. La sphère d’intégration Quanta-phi rend possible la mesure de rendements quantiques en solution ou à l’état solide. Son module TCSPC sert finalement à mesurer les temps de vie de fluorescence ou de phosphorescence avec une réponse instrumentale de ~800ps. 

Avec une courte formation, cet appareil est simple d’utilisation. Le mode d’utilisation « libre-service » est encouragé.

Le AXIS-TRS, Axis Photonique Inc. La caméra à balayage de fente (Streak camera) permet d’obtenir une image 3D du spectre d’émission d’un échantillon en fonction du temps. La réponse de l’instrument est de ~8ps en mode « rapide » (fenêtre temporelle de 2 ns) et de 20 ps en mode lent (fenêtres temporelles allant de 10ns à 100ns). 

La caméra à balayage de fente est en soi simple à utiliser une fois prête à l’emploi. Cette préparation est cependant assez lourde et critique. Les étapes sont sommairement ; l’alignement de l’amplificateur paramétrique optique (OPA) à la longueur d’onde d’excitation souhaitée, alignement de la source d’excitation vers l’échantillon, vérification de la synchronisation, refroidissement de la CCD et optimisation du signal. À moins d’avis contraires, ces étapes seront toujours effectuées par le professionnel en charge même en mode « libre-service ». 

Le mode « libre-service » nécessite une formation laser. L’utilisateur pourra ensuite utiliser la caméra afin de recueillir ses spectres et repartir avec des données semi-brutes pouvant être importées sur un logiciel d’analyse (Matlab, Origin, Glotaran, etc.). 

Le mode avec service comprend la prise de mesures ainsi qu’un rapport numérique comportant les données brutes, des images et graphiques en format publication ainsi que l’analyse des résultats (temps de vie et spectres associés). 

Le spectromètre d’absorption transitoire femtoseconde (TA), montage fait sur mesure. Permet de mesurer les dynamiques des populations excitées dans un échantillon. Les mesures sont présentées sous forme d’images 3D du spectre d’absorption transitoire en fonction du temps. Un module permet aussi d’effectuer des mesures d’anisotropie transitoire. La résolution temporelle de l’instrument ne dépend que de la durée des impulsions (~80 fs). Un montage complémentaire permet l’obtention des spectres transitoires pour des espèces ayant de longues durées de vie parfois de 12.5ns avec une fenêtre temporelle allant jusqu’à 750ns. 

Le spectromètre d’absorption transitoire comprend un montage complexe et n’est pas offert en mode « libre- service ». Pour une personne expérimentée, la préparation nécessaire avant l’acquisition de mesures peut prendre ~1-2hrs. Entre autres, cette préparation nécessite l’alignement de la source laser, de l’OPA à la longueur d’onde d’excitation souhaitée, de la ligne à délai, du faisceau « sonde », optimisation du recouvrement pompe/sonde à l’échantillon, etc. 

Une fois les mesures terminées, les données sont présentées sous forme matricielle : ΔT/T vs temps (ps) vs longueur d’onde (nm). Même pour un échantillon « simple », le traitement nécessaire afin d’extraire adéquatement le temps de vie des différentes populations en jeux est complexe car il est rare de ne pas avoir de recouvrement spectral entre le photo-blanchiment de l’état fondamental, l’absorption photo-induite des états excités et l’émission stimulée. Des artéfacts inhérents à l’absorption transitoire femtoseconde doivent aussi être considérés (la dispersion temporelle de la sonde, les signaux Raman stimulés). 

Le rapport numérique comprend les temps de vie des populations et les spectres associés, des images et graphiques en format publication ainsi que les données brutes. 

Afin d’assurer le bon déroulement d’une expérience et de l’analyse, il est impératif pour les deux parties (professionnel et « client ») d’avoir une bonne compréhension des populations en jeux dans un échantillon donné ainsi qu’une idée claire de ce que l’on tente d’observer. 

Montage fait sur mesure en utilisant la source laser femtoseconde. 

La source laser femtoseconde peut être utilisée dans différentes mesures et applications : gravure, micro- fabrication, mesures non-linéaires comme le « z-scan », l’absorption à 2-photons, la microscopie à 2 ou 3 photons, la photoluminescence résolue en temps par «up-conversion», etc. Pour tout montage supplémentaire, le professionnel peut concevoir et réaliser le montage, effectuer la programmation ainsi que le traitement éventuel des données. Une entente devra être établie avec le demandeur de service et le professionnel quant à l’acquisition du matériel nécessaire au montage ainsi que des frais d’utilisation lorsque le service sera offert.

Contact : Paul-Ludovic Karsenti

Téléphone : 819 821-8000, poste 65807

Local: D1-1112-2

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