Equipe Spectrométrie Laser et Applications

Composition de l'équipe :

Permanents :

Virginie ZENINARI, Professeur, Responsable de l'équipe, virginie.zeninari@univ-reims.fr Page Personnelle

Bertrand PARVITTE, Professeur, bertrand.parvitte@univ-reims.fr

Raphael VALLON, Maitre de Conférences, raphael.vallon@univ-reims.fr

Laura GOMEZ MARTIN, Maître de Conférences (50 % avec Equipe Aéronomie, actuellement en disponibilité)

Non permanents :

Laurent BIZET, Doctorant (2015-2018, Allocation DGA-Région) laurent.bizet@etudiant.univ-reims.fr

Anne-Laure MORIAUX, Doctorante (2015-2018, Allocation ministère 50% avec Equipe Effervescence) anne-laure.moriaux@etudiant.univ-reims.fr

Anciens membres récents :

Marie-Hélène MAMMEZ, Doctorante (2012-2016, DGA-CNRS et ATER) a poursuivi en post-doctorat au PhLAM, Université de Lille.

Justin ROUXEL, Doctorant (2012-2015, CEA) a poursuivi chez Evosens - Brest en CDI.

Christophe RISSER, Doctorant (2012-2015, CIFRE Aérovia) a poursuivi chez Aerovia - Reims en CDI.

Dominique MAMMEZ, Doctorante (2010-2013, DGA-Région) a poursuivi en post-doctorat à l'ONERA.

Abalo SAMA, stagiaire M2 (2014-2015)

Rémy LOMBARD, Stagiaire M2 (2013-2014) a poursuivi en travaillant chez Perten Instruments.

Moustapha NDAO, Stagiaire M2 (2012-2013) a poursuivi en thèse au LISA - Université Paris Est. Soutenance en octobre 2016.

Equipe en 2012
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Principales activités de l'équipe

L’activité principale de l'équipe Spectrométrie Laser et Applications est la spectrométrie très haute résolution dans le domaine infrarouge de 1 à 12 µm. Dans cette région, la plupart des molécules gazeuses, en particulier les molécules d’intérêt atmosphérique, ont une signature due à leur spectre de rotation-vibration. Les bandes fondamentales les plus intenses se situent dans l’infrarouge moyen (3-12 µm) et les bandes harmoniques moins intenses dans l’infrarouge proche.

La spectroscopie classique utilise une source blanche de rayonnement et un analyseur spectral optique. La spectrométrie laser leur substitue une source monochromatique accordable en longueur d’onde. Le travail de l’équipe consiste à utiliser des diodes lasers semi-conducteurs émettant dans le proche et moyen infrarouge et accordables grâce à la variation de température et du courant d’injection. L’infrarouge proche peut être couvert par des diodes de type télécom fonctionnant à température ambiante. L’infrarouge moyen n'a longtemps été accessible que par des lasers de type sels de plomb peu fiables. Depuis quelques années, le moyen infrarouge est accessible grâce à des lasers de nouvelle génération : les lasers à cascade quantique (QCL).

Différentes techniques ont été développées au laboratoire :

- la spectrométrie laser directe : cette technique basée directement sur la loi de Beer-Lambert est utilisée de deux façons différentes. En laboratoire, on mesure à très haute résolution les paramètres spectroscopiques de molécules d'intérêt atmosphérique. Dans l'atmosphère, connaissant les paramètres des gaz, on en mesure les concentrations.
- la spectrométrie laser hétérodyne : cette technique développée historiquement avec des lasers non accordables à CO2 a ensuite été développée avec des diodes lasers à sels de plomb. La technique prend toute sa dimension grâce aux lasers à cascade quantique. Il s'agit de mesurer à distance à partir du sol les concentrations de composés atmosphériques.
- la spectrométrie laser photoacoustique : le détecteur ultra-sensible développé au laboratoire a été associé avec des diodes lasers puissantes émettant dans le proche infrarouge et avec des lasers peu puissants émettant dans le moyen infrarouge. Là encore, la technique prend toute sa dimension grâce aux lasers à cascade quantique puissants et émettant dans le moyen infrarouge. Il s'agit d'une détection très sensible et mesurant in situ les concentrations de gaz au niveau du sol.
Activités en cours

Les résultats obtenus avec les différentes techniques sont très prometteurs. Les recherches actuellement menées consistent en plusieurs voies de travail :

--> la poursuite de l'obtention de résultats nouveaux quelle que soit la technique en utilisant les lasers de dernière génération (Projet InterReg SAFESIDE 2017-2020, ANR ASTRID "COCASE" 2012-2014 en collaboration avec III-V lab, thèse de A.-L. Moriaux (2015-2018) sur les applications à l'oenologie en collaboration avec l'équipe effervescence).

--> la mise en cavité externe d'un QCL afin d'élargir sa zone d'émission. Ce travail a fait l'objet de la thèse de D. Mammez (Allocation DGA-Région, 2010-2013) et a été financé par un REI DGA"SELECTIF" (2009-2011) et un programme européen Euripides "ACOUSTICNOSE" (2010-2012). Le travail de thèse de L. Bizet (2015-2018, Allocation DGA-Région) consiste à utiliser ses dispositifs en intra-cavité.

--> la miniaturisation des senseurs photoacoustiques et l'association avec des QCL de nouvelle génération. Ce travail a fait l'objet d'un projet ANR porté par l'équipe (ANR ECOTECH "MIRIADE" 2012-2015 https://miriade.lsce.ipsl.fr/doku.php) et de la thèse de J. Rouxel (Allocation CEA, 2012-2015).

--> le développement d’un senseur hétérodyne avec des QCL de nouvelle génération. Ce travail a fait l'objet d'un projet ANR porté par l'équipe (ANR ASTRID "QUIGARDE" 2013-2016) et de la thèse de M.-H. Mammez (Allocation DGA-CNRS, 2012-2016).

--> la valorisation des travaux déjà réalisés via la start-up AEROVIA (www.aerovia.fr) fondée sur les travaux de recherche de l'équipe (Travail de thèse CIFRE de C. Risser 2012-2015).

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