FR3038384A1 - Dispositif de detection optique sans contact de traces de substances organiques sur une surface metallique - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif de détection optique sans contact de traces de substances organiques sur une surface métallique comportant au moins une source laser à cascade quantique (QCL) susceptible d'éclairer la surface métallique par un faisceaux IR incident dans la bande de fréquence infrarouge (IR), au moins un séparateur de polarisation destiné à séparer le faisceau IR incident en deux faisceaux distincts ayant des états de polarisations distincts. Ce dispositif comporte au moins un détecteur électronique destiné à réaliser une détection par réflectométrie différentielle après modulation de la polarisation de chaque faisceau IR réfléchi par la surface métallique.

Description

DISPOSITIF DE DETECTION OPTIQUE SANS CONTACT DE TRACES DE SUBSTANCES ORGANIQUESSUR UNE SURFACE METALLIQUE

DESCRIPTION

DOMAINE TECHNIQUE L'invention se situe dans le domaine de la détection optique de composés organiques, et plus précisément d'explosifs, dans le moyen infrarouge (MIR) par l'utilisation de lasers. L'invention concerne plus précisément un dispositif de détection optique sans contact de traces de substances organiques sur une surface métallique comportant au moins une source laser à cascade quantique (QCL) susceptible d'émettre un rayonnement dans la bande de fréquence moyen infrarouge (MIR), au moins un détecteur destiné à mesurer les variations de puissance d'un rayon laser réfléchi lorsque la source laser balaye ladite surface. L'invention concerne également un procédé de détection optique sans contact de traces de substances organiques sur une surface métallique éclairée par au moins une source laser délivrant un faisceau IR incident dans la bande de fréquence moyen infrarouge. L'invention s'applique particulièrement mais non exclusivement pour réaliser la détection d'explosifs ou de substances organiques illicites, le contrôle ou la surveillance de pollutions organiques sur des sites industriels. L'invention s'applique préférentiellement pour réaliser la détection des explosifs comportant à la fois des absorptions intenses dans le moyen infra-rouge (MIR) comme des groupements chimiques de type nitro (N02) et une pression de vapeur faible comme par exemple le trinitrotoluène (TNT) ou le pentaérythritol tétranitrate (PETN).

ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE

La détection d'explosifs militaires ou artisanaux présente un intérêt grandissant dans le domaine des applications militaires mais également en matière de sécurité civile. La plupart des techniques analytiques utilisées aujourd'hui pour la détection d'explosifs donnent, d'une manière générale, des résultats satisfaisants en termes de sensibilité et de fiabilité, ce qui est primordial en matière de détection d'explosifs. Cependant, elles présentent plusieurs inconvénients intrinsèques à leur principe de fonctionnement et nécessitent souvent la présence d'un spécialiste pour interpréter les signaux obtenus. Ainsi par exemple, les techniques basées sur le principe d'adsorption des molécules sur une surface sont limitées par un taux de fausses alarmes élevé sur le terrain du fait d'un grand nombre de molécules possédant des propriétés d'adsorption proches. Par ailleurs, la résonnance quadratique nucléaire (RQN) ne s'adresse qu'aux explosifs contenant des atomes d'azote ; elle est donc peu adaptée aux explosifs artisanaux, et se confronte à des problèmes d'interférence avec les produits courants riches en azote comme les engrais par exemple. Les techniques analytiques basées sur la forme ou la masse moléculaire pour l'identification, comme la spectroscopie à mobilité ionique (IMS), présentant également des problèmes d'interférence par les différents composés courants présentant des masses proches conduisant à de nombreuses fausses alarmes. Les techniques de spectroscopie de masse couplées à la chromatographie gazeuse (GCMS) prennent plusieurs minutes pour l'analyse d'un échantillon et nécessitent un spécialiste pour l'interprétation. Parmi les méthodes analytiques courantes, la spectroscopie infrarouge parait particulièrement adaptée pour détecter la présence d'un explosif y compris parmi plusieurs espèces présentes. En effet, cette technique sonde la composition chimique des molécules, elle est donc capable de distinguer des molécules présentant des masses ou des formes similaires. De plus, il s'agit d'une méthode optique non destructive qui ne nécessite pas de préparation d'échantillon et permet une mesure à distance ou du moins sans contact direct avec l'échantillon. Ceci est un avantage certain pour la détection d'explosifs artisanaux, dont certains sont très sensibles.

La spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) est une technique d'analyse physico-chimique qui sonde les liaisons entre les noyaux atomiques et leurs arrangements. Sous l'effet du rayonnement infrarouge, les molécules de l'échantillon analysé vont subir des changements d'état vibrationnel, à des fréquences de vibration caractéristiques de chaque groupement moléculaire. Les spectromètres mesurent l'atténuation de l'énergie de la radiation que l'échantillon absorbe en fonction des nombres d'ondes (en cm1), permettant une identification des groupements chimiques et une évaluation de leur concentration. Le domaine spectral de la spectroscopie infrarouge s'étend de 4000 à 375 cm 1 et peut être divisé en 3 domaines selon la fréquence de radiation utilisée par la source d'excitation : proche infrarouge (NIR), moyen infrarouge (MIR) et infrarouge lointain (FIR).

Dans cette région du spectre, toutes les molécules ont une signature caractéristique unique provenant des fortes interactions avec les photons de la source d'excitation, permettant d'accéder à la détection de traces de composés organiques. En particulier, les 2 bandes des groupements nitro (N02) entre 1200 et 1700 cm-1, correspondant aux vibrations d'élongations symétrique et antisymétrique, peuvent être utilisées pour la détection des explosifs puisqu'elles sont caractéristiques et signent la présence de plusieurs familles d'explosifs: nitroaromatiques, nitroaliphatiques, nitramines, esters nitriques. En première approche, la spectroscopie FTIR est donc une technique simple pour détecter les explosifs, mais elle souffre d'une faible sensibilité. Afin d'améliorer la réponse, plusieurs études ont consisté à coupler l'analyse classique à une technique complémentaire d'imagerie. Ainsi, la détection de traces provenant de la manipulation d'explosifs est mise en évidence sur des empreintes humaines en utilisant l'imagerie hyperspectrale dans le proche infrarouge. Les résidus d'explosifs sont transférés des empreintes vers des films en polymère (22 x 38 cm2) avant d'acquérir un spectre infrarouge pour des longueurs d'ondes balayées de 1000 à 1700 nm. La détection de substances illicites a également été démontrée sur des empreintes, après transfert des particules des mains vers le substrat, par couplage de l'imagerie infrarouge et de la spectroscopie Raman. Dans les deux cas, les analyses nécessitent la soustraction d'un spectre de référence (background) puis une comparaison avec l'allure des spectres contenus dans une base de données. De plus, du fait d'un balayage sur une large gamme de longueurs d'onde, ces techniques nécessitent des temps d'analyse élevés (lh20 pour analyser une surface de 1,12 x 1,12 cm2, sait 3800 s/cm2).

Dans le cas de l'analyse de traces, la spectroscopie FTIR atteint ses limites de sensibilité. Une autre approche consiste à utiliser la technique de réflexion/absorption à angle rasant (ERRAS) et de transmettre le faisceau infrarouge en dehors du spectromètre par l'intermédiaire d'une fibre optique. Ceci permet d'analyser, sans préparation de l'échantillon, des traces d'explosifs à distance avec une sensibilité relatée de 220 ng/cm2 pour PETN et TNT grâce à l'analyse en angle rasant (~ 80°). Le faisceau couvre un domaine spectral de 3600 à 900 cm-1 et illumine la surface métallique de 3 x 15,4 cm2 (taille du faisceau) en 27 s minimum (soit ~ 0,7 s/cm2). Le temps d'analyse est raisonnable mais il ne tient pas compte de l'acquisition du spectre de référence nécessaire avant chaque mesure pour s'affranchir des conditions environnementales.

La spectroscopie infrarouge présente de nombreux avantages comparés aux méthodes citées précédemment. Néanmoins, les performances obtenues par cette technique sont extrêmement dépendantes de la source utilisée (puissance, stabilité) qui induit directement les performances requises aux détecteurs. Le principal inconvénient de la spectroscopie FTIR est le long temps d'intégration nécessaire pour collecter un spectre du fait de la faible puissance des sources employées. Ceci est d'autant plus vrai dans le cas de la détection de traces où les signaux obtenus sont de faible amplitude.

Un but de l'invention est de pallier aux inconvénients de l'art antérieur décrits ci-dessus.

EXPOSÉ DE L'INVENTION

Le but de l'invention est atteint au moyen d'un dispositif de détection optique sans contact de traces de substances organiques sur une surface métallique comportant au moins une source laser émettant dans le moyen IR comme un laser à cascade quantique (QCL), un laser à cascade interbande ICL ou autre susceptible d'éclairer la surface métallique par un faisceaux IR incident dans la bande de fréquence moyen infrarouge (MIR), au moins un séparateur de polarisation destiné à séparer le faisceau IR incident en au moins deux faisceaux distincts ayant des états de polarisations distincts.

Le dispositif selon l'invention comporte au moins deux détecteurs électroniques destinés à réaliser une détection par réflectométrie différentielle après modulation de la polarisation d'au moins un faisceau IR réfléchis par la surface métallique.

La détection par réflectométrie différentielle permet de s'affranchir de l'environnement de l'échantillon, notamment la présence de vapeur d'eau. Ainsi, il n'est pas nécessaire de réaliser une mesure de référence sur une surface nue ce qui permet une analyse rapide d'une empreinte.

Le dispositif est particulièrement adapté pour détecter les traces d'un résidu organique, tel qu'un explosif par exemple, par analyse d’une empreinte ou d'un frottis. L'intérêt réside dans l'analyse d'une phase condensée qui permet de traiter un large éventail d'explosifs. En effet, les techniques usuelles détectent principalement des vapeurs excluant les explosifs peu volatils ou confinés. La faible tension de vapeur des explosifs nitrés est un problème pour la détection en phase vapeur, mais elle devient un avantage lorsque l'analyse porte sur des particules ou une fine épaisseur condensée que représente une empreinte.

Le dispositif est adaptable à d'autres composés organiques en sélectionnant les sources lasers dans la gamme de longueurs d'onde d'absorption de la cible visée.

Le dispositif selon l'invention comporte en outre: - un support recouvert de ladite surface métallique, - une platine motorisée sur laquelle est disposé ledit support et dont les déplacements sont commandés de manière à permettre au faisceau IR incident de balayer la totalité de ladite surface métallique, en mouvements relatifs, - un montage optique de focalisation destiné à régler l'angle d'incidence du faisceau IR incident pour assurer un éclairement en angle rasant de la surface métallique.

Grâce à la platine motorisée il est possible d'analyser rapidement de grandes surfaces.

En outre, lorsque le dispositif selon l'invention est utilisé pour analyser une empreintes, le transfert de l'empreinte sur le support se fait par simple apposition de la main, et son analyse s'effectue ensuite directement sans préparation d'échantillon et sans contact direct.

Le dispositif selon l'invention est constitué de composés optoélectroniques compatibles avec une production en grande quantité ce qui contribue à en réduire le coût de fabrication. De plus, l'utilisation de composés semi-conducteur pour fabriquer les composés optoélectroniques permet d'envisager une miniaturisation possible et les éléments utilisés ne nécessitent pas de servitude en vue de faciliter la réalisation d'un détecteur portable et autonome utilisable sur tout type de site.

Préférentiellement, le support sur lequel est agencée la surface métallique à analyser est une plaque de silicium ou un disque de verre ou un susbtrat planaire de rugosité contrôlée recouvert d'une fine couche d'or et dont la taille est adaptée pour recueillir les empreintes d'une main.

Le caractère semi-conducteur permet une variabilité de longueurs d'onde d'émission de la source laser en modifiant la température et/ou le courant de polarisation. Ceci constitue un avantage certain par rapport aux autres types de source laser. En outre, les progrès récents dans la technologie des semi-conducteurs permettent de réaliser des sources lasers à cascade quantique QCLs capables d'émettre dans I infrarouge en travaillant à température ambiante avec des puissances délivrées élevées (~ 10-100 W) en régime continu.

Le procédé selon l'invention comporte les étapes suivantes: - séparer le faisceau IR incident en au moins deux faisceaux distincts ayant respectivement un état de polarisation linéaire P dans le plan d'incidence et un état de polarisation S normale au plan d'incidence, après réflexion sur la surface d'analyse, - mesurer, simultanément, les variations de puissance d'au moins deux faisceaux IR réfléchis par la surface métallique pour les deux états de polarisation P et S de manière à réaliser une détection par réflectivité différentielle après modulation de la polarisation du faisceau IR réfléchi par la surface métallique.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, prise à titre d'exemple non limitatif, en référence aux figures annexées dans lesquelles : - la figure 1, représente schématiquement un dispositif selon l'invention, - la figure 2 représente le spectre complet du TNT, - la figure 3 illustre schématiquement une technique du dépôt sur un support d'un échantillon à analyser au moyen du dispositif et du procédé selon l'invention, - la figure 4 illustre schématiquement un échantillon réalisé par dépôt conformément à la technique de la figure 3, - la figure 5 illustre schématiquement un exemple d'empreinte recueillie sur un miroir destiné à être analysé au moyen du dispositif et du procédé selon l'invention - la figure 6 représente le spectre infrarouge en PM-IRRAS (Polarization modulation-infrared reflection-adsorption spectroscopy) d'une empreinte de main sans manipulation d'explosif, - la figure 7 est une représentation schématique d'un échantillon (wafer tâché) contenant des résidus d'un ester nitrique déposé sous forme de 16 plots de concentration surfacique variable, - la figure 8 représente les signaux pour deux états de polarisation obtenus suite à l'analyse de résidus d’un ester nitrique par le dispositif et le procédé selon l'invention, - la figure 9 illustre schématiquement un diagramme représentant la position des zones détectées sur une surface au moyen du dispositif et du procédé selon l'invention selon l'invention.

EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION PARTICULIERS

La description qui va suivre concerne une application du dispositif et du procédé selon l'invention pour détecter la présence des composés nitrés sur une empreinte digitale. On entend par composés nitrés toute molécule ayant au moins une liaison « N-0 ».

La figure 1 représente un dispositif expérimental destiné à la détection de TNT à partir d une empreinte digitale d'une main humaine après transfert des particules de la main vers le substrat.

Ce dispositif comporte: - deux sources lasers à cascade quantique 2 (QCLs) intégrées dans un boîtier dit HHL (pour High Heat Load), fournissant un faisceau dans le moyen infrarouge (MIR) collimaté et stable en direction. Les sources lasers 2 sont choisies en fonction des longueurs d'onde d'intérêt pour lesquelles les molécules cibles absorbent. Cependant, il est possible d'utiliser une seule source laser émettant alternativement aux différentes longueurs d'onde d'intérêt. Dans le cas d'une détection de TNT, les raies d'intérêt sont dans ce cas 1550 cm-1 et 1350 cm-1 comme cela est illustré par la figure 2 représentant le spectre complet du TNT, - deux détecteurs 4 pour mesurer les variations de puissance des faisceaux réfléchis lorsque le laser balaye la surface à analyser, - un séparateur de polarisation 6 destiné à séparer le faisceau IR incident en deux faisceaux distincts ayant des états de polarisations distincts, - une platine motorisée 10 sur laquelle est disposé ledit support (8) et dont les déplacements sont commandés de sorte à permettre au faisceau laser incident de balayer la totalité de ladite surface, - un montage optique de focalisation du faisceau IR incident sur le support permettant d'assurer un éclairement de la surface à analyser, en angle rasant, par une lumière laser polarisée.

Le mode de fonctionnement choisi permet l’utilisation de détecteurs pyroélectriques permettant d'obtenir une détection des seules variations de signal avec une excellente dynamique. De plus ces détecteurs sont parfaitement adaptés au besoin avec une bande passante adéquate (1 à 100 Hz) et sont plus favorables à une intégration dans un dispositif de terrain.

Préférentiellement, un mécanisme de contrôle commande vient compléter la platine pour assurer d'une part le déplacement de l'échantillon sous le faisceau laser et d'autre part l'acquisition synchrone des données. Il permet également d'enregistrer la position relative de la trace du faisceau sur l'échantillon.

Le dispositif selon l'invention s'appuie sur la modulation rapide de la polarisation consistant à acquérir deux signaux issus du séparateur de polarisation 6. Ce dernier sépare le faisceau IR incident en deux faisceaux distincts ayant des états de polarisations distincts, appelés RP et RS et à déterminer simultanément la réflectivité différentielle (RP-RS) et la réflectivité totale (RP+RS). Les molécules distantes de la surface métallique et orientées de façon isotrope absorbent les deux vecteurs P et S de la lumière polarisée de manière identique. La réflectivité différentielle mesurée est donc nulle dans ce cas et cette propriété permet de supprimer les contributions de l'atmosphère en temps réel lors de l'analyse. Seules les molécules dans l'environnement direct de la surface contribueront à la réflectivité différentielle profitant de la forte anisotropie du champ électrique sur la surface métallique. L'acquisition d'une référence n'est donc plus nécessaire ce qui permet de gagner un temps considérable durant l'analyse. La modulation de polarisation s'obtient en combinant les trois techniques suivantes: - la réflectivité en lumière polarisée sous incidence rasante (~ 75-89 °); - la modulation rapide de la polarisation du faisceau incident entre les polarisations linéaires P (dans le plan d'incidence) et S (normale au plan d'incidence) au moyen de l'effet de modulation induit par le mouvement rotatif de la surface sous le faisceau; - le filtrage, la démodulation et le traitement mathématique de l'intensité détectée afin d'obtenir le signal de réflectivité différentielle normalisé.

Dans le cadre de la présente invention, les sources laser 2 sont choisies pour émettre dans le moyen infra-rouge (MIR) à des longueurs d'onde correspondant à l'absorption des liaisons contenues dans des explosifs. En particulier, les molécules nitrées conduisent à des réponses très intenses en infrarouge. De plus, les groupements N02 présentent deux absorptions caractéristiques, entre 800 et 1800 cm-1, correspondant aux vibrations d'élongation symétrique et antisymétrique des liaisons N-O. Ces longueurs d'onde peuvent donc être utilisées pour la détection des explosifs puisqu elles sont caractéristiques des explosifs nitrés (nitroaromatiques, nitroaliphatiques, nitramines, esters nitriques). La sensibilité de la technique permet la détection par analyse fonctionnelle des groupements spécifiques caractéristiques de la structure d'un composé.

Malheureusement, les spectres IR des explosifs présentent des bandes d'absorption et non des raies fines. Les pics obtenus sont ainsi généralement plus larges que la gamme délivrée par le laser (typiquement de 1 à 4 cm-1). En choisissant un laser émettant à une longueur d'onde contenue dans le pic d'absorption des explosifs, la détection est possible en suivant le signal transmis à la longueur d'onde d'intérêt au cours du temps. La sensibilité peut dépendre de la stabilité et du bruit de l'émission laser.

Afin d'assurer une bonne sélectivité, plusieurs lasers sont associés afin de coupler les informations délivrées par chaque laser pour conforter l'interprétation.

Dans un mode particulier de mise en oeuvre de l'invention, la position du support 8 est contrôlée par une unité de translation qui permet de déplacer la zone sondée sous le faisceau (de forme elliptique) suivant une direction radiale. Indépendamment, une unité de rotation fait tourner le support 8 de telle sorte que le faisceau laser balaye la surface suivant un ensemble de cercle ou une spirale (Figure 1).

Avantageusement, dans la mesure où les explosifs nitrés conduisent à deux bandes d’absorption caractéristiques, pour des raisons de sélectivité, le dispositif selon l'invention peut comporter deux sources lasers QCLs couplées émettant respectivement à une longueur d'onde comprise dans chacune des deux bandes. Le couplage de plusieurs sources lasers permet d'exploiter simultanément des informations discrètes aux endroits d'intérêt du spectre infrarouge, correspondant aux raies laser, sans avoir à balayer une large gamme de longueurs d'onde. Cette technique permet un net gain en temps d'analyse. EXEMPLES D'UTILISATION DU DISPOSITIF SELON L'INVENTION :

La partie qui suit décrit des exemples d'utilisation du dispositif à laser infrarouge selon l'invention pour réaliser une analyse de surface par spectrométrie de réflexion/absorption à angle rasant par modulation de polarisation. Bien entendu, ces exemples ne sont donnés qu'à titre d'illustration et ne constituent aucunement une limitation de l'usage du dispositif.

Exemple 1: préparation d'un échantillon par dépôt d'explosif sur une surface métallique en voie solvant

Les analyses en réflexion spéculaire nécessitent l'utilisation d'un support spécifique métallique réfléchissant. Les dépôts à analyser ont été réalisés sur des supports en verre de 11 x 11 mm recouverts d'une fine couche d'or (environ 250 nm ± 50 nm) ou sur des wafers de silicium de 20 cm de diamètre dorés en surface.

Afin de valider la technique d'analyse, la préparation des échantillons et notamment la technique du dépôt joue un rôle crucial pour assurer une très bonne reproductibilité. En effet, si l'analyte n'est pas précisément et proprement transféré sur le substrat, la concentration surfacique en analyte ne sera pas contrôlée. Or c'est le paramètre clé de la calibration et du test des équipements. Une méthodologie a donc été mise en place pour déposer précisément les analytes sur le substrat. Des conditions maîtrisées de laboratoire permettent d'effectuer un étalonnage donnant accès aux limites de détection de la technique.

Comme illustré schématiquement par la figure 3, le dépôt se fait par voie solvant. L'explosif à détecter est placé dans un solvant et une goutte de la solution obtenue est déposée sur le miroir au moyen d'une micro-seringue (de volume 10 pL). Le solvant s'évapore naturellement et laisse sur le miroir la molécule d'intérêt. Le choix du solvant dépend des molécules cibles, mais il ne doit pas être trop volatil afin d'assurer une évaporation lente et homogène. L'aéraulique durant le séchage est très importante car elle pilote la qualité du dépôt.

Un exemple de dépôt est donné Figure 4. Toutes les mesures en infrarouge sont réalisées immédiatement après dépôt. Un protocole de nettoyage à l'alcool a également été mis en place, d'une part, pour assurer l'absence d'un dépôt antérieur sur le miroir lors d'une nouvelle analyse et, d'autre part, pour permettre d utiliser à nouveau le substrat. L'état de surface du miroir est vérifié sous le stéréomicroscope. L'absence de produit est vérifiée par analyse infrarouge.

Exemple 2 : analyse d'empreinte sans manipulation d'explosif

Dans ce cas, le transfert de l'empreinte sur le miroir se fait par simple apposition de la main sur le substrat recouvert d'or par exemple. Une trace d'une épaisseur de l’ordre du micron est classiquement obtenue. Les mesures en infrarouge sont réalisées immédiatement après dépôt. Un exemple d'empreinte recueillie sur miroir est donné Figure 5. L'empreinte est constituée d'une myriade de gouttelettes de quelques microns de diamètre. D'un point de vue chimique, l'empreinte trouve son origine dans les sécrétions (le sébum) des glandes sébacées et est constituée d'un mélange de nombreux produits: esters, triglycérides, acides gras et squalène pour les principaux. Cette composition est variable d'une personne à l'autre et, pour une même personne, suivant le moment de la journée, l'état physique, le stress. Il n'existe donc pas de spectre de référence universel pour une trace d'empreinte. Un exemple de spectre infrarouge (obtenu en PM-IRRAS) est donné Figure 6. La position des absorptions sur le spectre n'interfère pas a priori avec les contributions des explosifs nitrés.

Exemple 3: analyse d'empreinte après manipulation d'explosif

Pour mettre en évidence les interférences potentielles entre les matières organiques contenues dans les empreintes et les explosifs, des analyses ont été réalisées après manipulation d'octogène à main nue pendant 10 à 30 secondes. Le transfert de l'empreinte de la main vers la surface dorée est réalisé comme dans l'exemple 2. L'analyse par le scanner infrarouge met en évidence la présence d'explosif sans ambiguïté. Cet exemple permet de montrer que la détection d'explosif est possible en présence des matières organiques laissées par une empreinte.

Exemple 4 : détection de résidus d'un ester nitrique en scannant une grande surface par un QCL comme source laser dans le MIR

Dans cet exemple, le support 8 utilisé est un wafer de silicium de 20 cm de diamètre doré en surface. L'échantillon est préparé comme dans l'exemple 1 en déposant un ester nitrique sous forme de seize plots par voie solution à différents endroits du miroir. Les plots sont de masse et de tailles variables (250 ng à lpg de composé nitré) afin d'évaluer la sensibilité du dispositif selon l'invention. Une représentation de l'échantillon est présentée à la figure 7. L'échantillon est analysé é l'aide du dispositif de la figure 1.

Le protocole expérimental consiste à enregistrer le signal temporel des deux détecteurs 4 en continu suivant une trajectoire sur la surface du support 8 en trois rayons différents, à vitesse angulaire constante (soit 24 s/tour) afin que la trace du faisceau sur la surface balaye des bandes contigües. Le temps total pour analyser une couronne de 6 cm de large (9 cm de diamètre extérieur et 3 cm intérieur) est alors de 72 secondes.

La figure 8 illustre le signal de détection «brut» construit sur les trois tours par différence des signaux obtenus suivants les deux polarisations. Ayant enregistré la position relative de la trace du faisceau sur le substrat 8 au cours du temps à l'aide du contrôle commande, il est possible de construire une représentation de la position des zones détectées sur la surface par un diagramme angulaire comme cela est illustré par la figure 9. En comparant ce diagramme à la représentation schématique des positions des spots de composé nitré illustré par la figure 7, on constate que tous les sites avec des concentrations supérieures à 250 ng/cm2 sont détectés. La technique permet donc de visualiser les différentes tâches présentes sur le substrat 8.

Claims (5)

1. REVENDICATIONS

   1. Dispositif de détection optique sans contact de traces de substances organiques sur une surface métallique comportant au moins une source laser (2) susceptible d'éclairer la surface métallique par un faisceaux IR incident dans la bande de fréquence infrarouge, au moins un séparateur de polarisation (6) destiné à séparer le faisceau IR incident en au moins deux faisceaux distincts ayant des états de polarisations distincts, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux détecteurs électroniques (4) destinés à réaliser une détection par réflectométrie différentielle après modulation de la polarisation d'au moins un faisceau IR réfléchis par la surface métallique.
2. 2. Dispositif selon la revendication 1 comportant en outre : -un support (8) recouvert de la surface métallique à analyser, -une platine motorisée (10) sur laquelle est disposé ledit support (8) et dont les déplacements sont commandés de sorte à permettre au faisceau laser incident de balayer la totalité de ladite surface, -un montage optique de focalisation du faisceau IR incident sur le support permettant d'assurer un éclairement de la surface à analyser, en angle rasant, par une lumière laser polarisée.
3. 3. Dispositif selon la revendication 2 dans lequel le support (8) est une plaque de silicium ou un disque de verre ou un substrat plannaire de rugosité contrôlée recouvert d'une fine couche d'or et dont la taille est adaptée pour recueillir les empreintes d'une main.
4. 4. Procédé de détection optique sans contact de traces de substances organiques sur une surface métallique éclairée par au moins une source laser (2) délivrant un faisceaux IR incident dans la bande de fréquence moyen infrarouge, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : -séparer le faisceau IR incident en au moins deux faisceaux distincts ayant respectivement un état de polarisation linéaire P dans le plan d'incidence et un état de polarisation S normale au plan d'incidence, après réflexion sur la surface d'analyse, -mesurer, simultanément, les variations de puissance d'au moins deux faisceaux IR réfléchis par la surface métallique pour les deux états de polarisation P et S de manière à réaliser une détection par réflectivité différentielle après modulation de la polarisation du faisceau IR réfléchi par la surface métallique.
5. 5.Application du procédé selon la revendication 4 pour détecter la présence de traces de molécules organiques nitrés sur une empreinte digitale.