Capteurs optiques de nouvelle génération pour l'analyse de la respiration
Il est très difficile de sonder l'intérieur d'une chambre scellée, maintenue à haute température et à une pression contrôlée, comme peut l'être un réacteur de dépôt chimique en phase vapeur (CVD, pour chemical vapour deposition), rempli de gaz toxiques, par exemple d'hydrogène arsénié (AsH3). La spectroscopie à diode laser dans le proche infrarouge peut contrôler efficacement les réactions chimiques gazeuses qui se produisent dans le réacteur lorsqu'une mince pellicule se dépose sur la surface du substrat. Cependant, la spectroscopie NIRLD ne se limite pas aux procédés de fabrication industriels. Elle a été utilisée récemment avec succès dans l'industrie des télécommunications et une multitude de nouvelles applications potentielles commencent à émerger. Le projet ASSYST a largement contribué à la fabrication d'un laser accordable miniature à diode. Cette nouvelle génération de capteurs optiques utilise un laser à rétroaction répartie (DFB, pour distributed feedback). Elle peut être fabriquée à un coût nettement inférieur, sans pour autant compromettre la performance. Un spectromètre optique de dimensions réduites peut être largement utilisé dans des applications où un contrôle non invasif et in situ est nécessaire. Les partenaires du projet ont également élaboré de nouveaux modèles de lasers pour la spectroscopie haute sensibilité par cavité. Les capteurs basées sur des diodes lasers sont compacts, ne nécessitent pas une grande puissance, et possèdent une sensibilité pouvant détecter des concentrations de gaz de l'ordre du ppb (partie par milliard, 10-9) ou même du ppt (parties par trillion, 10-12). Avec une cavité de faible volume et un laser DFB à grande longueur d'ondes ou un laser infrarouge à cascade quantique, la détection des isotopes du CO2 et du NO2 devient possible. Un instrument portable, avec une telle sensibilité pour la détection des molécules gazeuses, a déjà trouvé une application originale importante. Un prototype de laboratoire a été développé pour analyser la respiration. Ce prototype mesure, par exemple, la proportion carbone13/carbone12 dans le CO2 exhalé. De telles mesures sont couramment utilisées lors d'un exercice physique afin de mesurer le taux d'oxydation des hydrates de carbones exogènes, enrichis en carbone13. Plus important encore, ces mesures peuvent suivre le métabolisme de médicaments marqués isotopiquement.
