Microspectroscopie d’absorption
L’expérience de microspectroscopie de transmittance différentielle est basée sur un microscope inversé (Olympus IX71) avec un objectif 60 (N.A. 0.85). Un port de sortie d’imagerie est couplé à un spectromètre (Andor Kymera 193i) avec une fente d’entrée motorisée à grande ouverture et une caméra scientifique-CMOS (Andor Zyla 5.5) comme détecteur. Il s’agit d’un spectromètre imageur équipé d’une tourelle porte-grille motorisée avec deux grilles automatiquement interchangeables : une première de 150 lignes/mm blazée à 500nm et une seconde de 1200 lignes/mm blazée à 600nm. L’échantillon est éclairé par une lampe thermique à large gamme spectrale. La combinaison de la sensibilité du détecteur et du spectre d’illumination permet d’analyser une gamme spectrale de 400 – 950 nm.
Principe de fonctionnement
À l’ordre de diffraction zéro du premier réseau et avec une fente complètement ouverte, l’image de transmission est formée sur le capteur de la caméra, correspondant à une zone d’environ 50 x 230 µm sur l’échantillon. Après avoir déplacé le réseau au premier ordre de diffraction et appliqué une fente d’entrée étroite (10 µm), une ligne de 230 µm est imagée le long de l’axe vertical du capteur et est spectralement dispersée le long de l’axe horizontal du capteur, permettant une imagerie hyperspectrale 1D. Une imagerie hyperspectrale 2D peut être obtenue en balayant l’échantillon dans la direction perpendiculaire à la ligne imagée. Dans ce but, l’échantillon est monté sur un scanner piézoélectrique de 100 µm (Mad City Labs, MCLS01787) permettant ainsi de former une image hyperspectrale de 100 x 230 µm.
Les spectres de transmission sont obtenus en divisant le spectre d’intérêt par un spectre de référence choisi soit à un endroit différent de l’image 1D ou 2D, soit lors d’une mesure précédente. Le faible bruit de lecture du capteur scientifique CMOS, typiquement 2 électrons par canal, permet de détecter des différences de transmission (par exemple d’absorption) jusqu’à 5 x 10-4 (c’est-à-dire des densités optiques d’environ 2 x 10-4) uniquement limitées par les fluctuations de l’éclairage.
Micro-spectroscopie Raman
Pour permettre la spectroscopie micro-Raman sur la même zone imagée, le dispositif est également équipé de deux lasers à cavité stabilisée et dont la largeur de raie spectrale est inférieure à 1 pm. Le premier émet 25 mW à 532 nm et le second 30 mW à 633 nm. Leurs faisceaux sont combinés sur le même chemin optique avec un miroir dichroïque et purifiés spectralement pour rejeter le bruit d’entrée aux fréquences Raman. Les signaux Raman sont extraits et filtrés par un jeu de miroirs dichroïques et de filtres passe-long. Les lasers sont alignés avec des miroirs pour centrer l’image des deux spots focalisés sur la fente d’entrée du spectromètre. Les spectres Raman sont acquis en utilisant le réseau de 1200 lignes/mm pour une meilleure résolution spectrale.
