Aperçu : Spectroscopie optique d’émission et spectroscopie laser pour le diagnostic des plasmas induits par laser Dr Ali Farah Sougueh

14 février 2018 8 h 27 min0 commentsViews: 15

Le plasma induit par laser (PIL) qui pour la première fois fut rapporté par Maker en 1963 a vu son intérêt grandir au fil des années. Il est en effet utilisé comme source de rayon X pour la lithographie, l’allumage plasma, et est notamment à la base d’une technique d’analyse très populaire : la spectroscopie des plasmas induits par laser – qui porte l’acronyme anglais de LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy). Cette dernière permet l’analyse tant qualitative que quantitative de tout type d’échantillon, ne nécessite aucune préparation du dit échantillon et peut se faire sur place.

Au début, la LIBS était principalement utilisée pour la détection des éléments sous forme de traces (faible concentration) et la détection de polluants, mais de nos jours elle intervient dans un très grand nombre de domaines. Nous pouvons citer notamment le robot Curiosity envoyé sur la planète Mars, et qui équipé d’un module LIBS, permet de connaître la composition chimique du sol de la planète rouge sans qu’aucun être humain n’ait encore posé les pieds sur cette contrée extrêmement lointaine.

Malgré le formidable potentiel de la LIBS, cette méthode fait l’hypothèse que le plasma étudié est en équilibre thermodynamique. Par conséquent, les résultats ainsi obtenus doivent être validés par une méthode indépendante de l’état d’équilibre.

Le présent travail de recherche a donc pour objectif de définir les limites d’usage de la LIBS et les précautions à prendre. Dans cette optique, la diffusion Thomson (DT) qui effectivement s’affranchit de la condition d’équilibre thermodynamique, et qui consiste en la diffusion d’un laser sur les électrons libres du plasma a été utilisée. Les paramètres du plasma tels que les densités électroniques et les températures ont donc été calculées à la fois par la méthode LIBS et par la diffusion Thomson, et les résultats comparés et discutés. Il a été observé que les densités électroniques concordaient pour les deux méthodes tandis que les températures électroniques présentaient un écart non négligeable. Il a été aussi remarqué que l’écart en température était plus net pour les plasmas générés à partir des cibles gazeuses que pour les plasmas obtenus à partir des cibles solides. Les conclusions des  ces travaux ont donc permis de déterminer les limites et les conditions d’utilisation de la méthode LIBS.

Cela étant dit, c’est le lieu ici de parler des applications de ces travaux de recherche dans le cadre national, puisqu’aucune recherche scientifique ne pourrait être véritablement pertinente que si elle permet de contribuer au bien être de l’Homme et à son développement. Tout d’abord, le Laser (qui est l’acronyme anglais de Ligth Amplification by Stimulated Emission of Radiation) pourrait, de par ses caractéristiques,  être utile dans le domaine industriel pour faire du traitement de matériaux d’une très haute précision comme par exemple de la coupure, du soudage, du marquage, mais aussi être utilisé dans la télémétrie comme c’est actuellement le cas dans beaucoup de pays à travers le monde.

De même, le laser est très important dans le monde de la médecine notamment pour faire de la chirurgie non invasive telle que la chirurgie de la cornée de l’œil, ou le traitement sans scalpel des calculs rénaux pour ne citer que ceux là. D’autre part la compréhension des milieux plasmas qui sont des milieux ionisés, permettrait dans le cadre du réseau de distribution de l’électricité, de résoudre certains problème récurrents tel que la formation d’arcs électriques entre les deux cotés des transformateurs lorsque ceux là sont en court circuit. Rappelons que ces arcs dans les transformateurs peuvent entrainer des incendies de grande intensité.

Enfin, la technologie LIBS discutée ci-dessus pourrait s’avérer extrêmement intéressante pour l’analyse in situe d’échantillon, comme la détection des métaux précieux dans le sol de notre pays ou la caractérisation des échantillons directement sur les chaines de production industrielles.

En conclusion, et dans le but d’accompagner le développement de notre pays, la collaboration entre le monde de la recherche scientifique et celui des industriels est désormais indispensable.

Aussi les chercheurs djiboutiens doivent mieux communiquer sur les résultats de leurs recherches en allant à la rencontre des industriels, et ces derniers doivent comprendre qu’une plus grande place accordée à la recherche leur permettrait de faire face à un certain nombre de défis et participerait grandement à leur compétitivité.

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