Spectroscopie Raman et infrarouge

Personnel et localisation

Responsable technique et contact : Le Menn Erwan
Responsable scientifique : Morizet Yann
Localisation : Nantes

Présentation

Depuis de nombreuses années, les techniques de spectroscopie Raman et infrarouge sont très largement employées dans les géosciences. Ces techniques ont ainsi permis d’identifier et de caractériser qualitativement et quantitativement de nombreuses phases minérales (naturelles ou de synthèses) et de contribuer à l’enrichissement des bases de données utiles à la communauté scientifique.

Ces données sont particulièrement exploitées dans le cadre de la préparation et l’interprétation des données collectées lors des missions spatiales. Les progrès observés en spectroscopie et en microscopie optique ont permis d’amener sur le marché des équipements performants en capacité de réaliser des analyses à l’échelle microscopique. On parlera notamment de MicroRaman confocal traduisant ainsi le haut pouvoir de résolution axial (2µm) et radial (<µm) de cet équipement. Les spectromètres présents au laboratoire sont associés à différents accessoires (Linkam TS1500, MicrostatN, cellules à enclumes) afin d’adapter les conditions environnementales de pression et de température des échantillons étudiés.

Équipements

Spectroscopie Raman
Le laboratoire dispose de deux spectromètres Raman, un LabRam 300 (2000) et un LabRam HRevo (2016). Le LabRam 300 est un équipement lumineux (f/4) associé à un microscope Olympus BXFM ouvert et à un laser Ar+ à 514 nm (Innova 90C, Cohérent). Le réseau de diffraction (2400tr/mm) monté dans le spectromètre permet d’atteindre une dispersion de 1.2cm-1/pixel. Le LabRamHRevo est un équipement récent offrant des performances élevées telles qu’une forte dispersion (0.3cm-1/pixel), des réseaux de diffraction interchangeables et l’accès à plusieurs excitatrices (488, 532, 632.8, 785 nm). L’acquisition des spectres est aussi évoluée, permettant de choisir entre un mode point à point ou un mode de cartographies spectrales (2D ou 3D).

Spectroscopie infrarouge
Depuis les années 60, les télescopes terrestres et les sondes spatiales sont équipés de capteurs infrarouges permettant ainsi de cartographier la surface des planètes et des lunes du Système solaire. Aussi, pour faciliter l’interprétation des données spatiales, il est nécessaire de pouvoir caractériser en laboratoire la réponse spectrale de matériaux analogues à ceux suspectés sur ces corps éloignés. Le LPG dispose d’un spectromètre Nicolet 5700 couplé à un microscope. La gamme spectrale d’analyse s’étend de 10000 à 400 cm-1 (1 à 25 µm). Cette gamme spectrale n’étant pas accessible en une fois en raison de contraintes optiques. L’utilisateur devra choisir sa gamme spectrale d’intérêt en proche infrarouge (10 000-2000 cm-1) ou en infrarouge moyen (2000-400 cm-1) respectivement avec les couples détecteur/séparatrice InSb/CaF2 ou MCT-B/KBr. Associé au système, plusieurs accessoires sont disponibles, tels que deux cryostats à azote liquide et des cellules optiques à atmosphère contrôlée. Il est ainsi donc possible de caractériser la réponse spectrale de cristaux de glace d’eau placés dans les conditions de pression et de température similaires à la surface des lunes de glace. Ces équipements sont actuellement employés dans de nombreux projets où il est nécessaire de caractériser finement une grande variété de phases minérales ou chimiques qu’elles soient cristallisés ou amorphes. Ces projets visent à mieux appréhender : la réponse infrarouge de silice hydratée appliquée à Mars, les interactions fluide-roche appliquées aux lunes de glace de Saturne et de Jupiter, les matériaux vitreux appliqués aux processus magmatiques mais aussi dans des programmes de recherche sur le stockage des éléments radioactifs.

Thèmes associés

Systèmes Littoraux et Marins, Terre, Planètes et Lunes

Financements

CNRS, Nantes Université, Région Pays de la Loire