08 bureau capbiotech [mode de compatibilité]

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08 bureau capbiotech [mode de compatibilité]

  1. 1. Innovative Optical Fiber Texte for Infrared SpectroscopiesB. Bureau, C. Boussard-Plédel, J. Troles, V Nazabal, JL Adam, J. Lucas Glasses and Ceramics, UMR-CNRS 6226 Sciences chimiques de Rennes, University of Rennes1, France CAPBIOTECH 27 juin 2012 IFREMER Brest
  2. 2. Chalcogenide glassesTexte
  3. 3. Capteur infrarouge Large domaine de transparence de l’UV à l’infrarouge Propriétés thermo-mécaniques permettant leur mise en forme:Fibres optiques, guides planaires, lentilles, micro-sphères… Texte Microsphere Pathologic Applications potentielles states Vision nocturne Dy3+ m-IR 14 6 0,6 F3/2 Sources lasers 12 10 6 F5/2 6 F7/2 6 H5/2 0,4 6 6 F9/2 + H7/2 Optique spatiale Energy (103 cm-1) 6 8 F11/2 + 6H9/2 0,2 Z Data 6 6 H11/2 0,0 endoscopie 4 6 H13/2 0,00 2 -0,2 -0,02 -0,04 6 H15/2 -0,06 0 -0,08 ta capteur chimique Da -0,4 -0,10 0,20 -0,12 X 0.76 0.81 0.92 1.1 1.3 1.7 2.4 3.0 4.3 5 0,15 -0,14 Wavelength (µm) 0,10 -0,16 0,05 0,00 -0,18 -0,05 Y Dat -0,10 -0,20 a -0,15 ….. 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 150 100 200 150 50 100 50 0 0
  4. 4. Spectroscopie par ondes evanescente : Titre imagerie médicale FTIR Détecteur refroidit Échantillon Fibre optique Texte Amplificateur 0,90 0,85 0,80 0,75 0,70 0,65 0,60 0,55 0,50 Absorbance 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 4 6 8 10 Wavelength (micrometers) Traitement du signal⇒ Fibres hydrophobes, bio-compatibles, têtes de mesures miniaturisées
  5. 5. Imagerie médicale : travaux à venir Un projet pluridisciplinaire : matériaux - ingénierie - médecine - statistique Carte ACP 0,2 Texte 0,1 0,0 Z Data -0,1 -0,035 -0,2 -0,040 -0,045 ta Da -0,3 -0,050 X 0,10 0,05 0,00 -0,055 -0,05 Y Da -0,10 -0,060 ta -0,15 Cirrhosis ControlPremier pas vers un diagnostique médicale précoceFonds de maturation FEDER + région Bretagne ⇒ Valider le potentiel par des études à grande échelle(INSERM et CHU de Rennes)Concours émergence OSEO ⇒ création de DIAFIR en juin 2011ANR « émergence » 2010 ⇒ projet collaboratif entre DIAFIR – INSERM – CHU – VetC
  6. 6. Sécurité alimentaireObjectif : Détermination de la présence de pathogènes flore endogène listéria dans des produits alimentaires et identification du pathogène salmonelle staphylocoque doré Texte Viande hachée Lait cru Fromage cru 0,4 0,6 0,6 0,3 0,4 0,2 0,4 0,1 0,2 Z DataZ Data 0,2 Z Data 0,0 0,0 -0,1 0,0 0,4 0,00 -0,2 -0,2 -0,02 0,3 -0,04 0,00 -0,3 0,2 -0,06 -0,2 -0,02 ta -0,08 -0,04 0,1 Da ta -0,4 -0,10 -0,06 Da -0,4 -0,12 -0,08 ta 0,0 0,10 X 0,05 Da 0,2 -0,14 -0,4 -0,10 X 0,1 -0,1 0,00 -0,16 -0,05 0,20 -0,12 X 0,0 -0,10 -0,1 -0,2 -0,15 -0,18 0,15 -0,14 -0,2 Y Da -0,20 -0,20 0,10 -0,16 -0,3 ta -0,25 0,05 Y Da -0,4 -0,3 0,00 -0,18 ta -0,5 -0,05 Y Data -0,10 -0,20 -0,15 Souches pathogènes fournies par AES laboratoires ©⇒ Un vaste potentiel à explorer : micro-biologie, médecine, sécurité alimentaire, process industriel…
  7. 7. ANR CO2: détection du CO2 à 4.3 µm- séquestration géologique du CO2 … une solution prometteuse pour abaisser la concentration des gaz à effet de serre.- explorer le potentiel des techniques infrarouges pour détecter et quantifier les fuites de CO2 , in situ et en temps réel. Par transmission entre fibres Guide planaire à 2 bras : ultra-transparentes Par ondes évanescente (microfluidique ) Texte Les fibres microstructurées: à la frontière entre FEWS et Fibre dopée par des ions transmission Terres Rares(Dy3+, Er3+, Pr3+) émettant autour de 4,3 µm. 1,05 3+ fluorescence du Dy pour differentes concentrations en CO2 0,04 Le signal détecté est proportionnel à la concentration en CO2 1,00 bande mesure bande réference 0,55 diode: (0V; 4V) 0,95 0,52 FP: (2,8; 3,45) 0,50 0,50 Transmittance 0,90 0,03 Intensité de fluorescence 0,45 dans signal différentiel dans 0,85 0,40 le puits le puits 0,35 0,80 0,02 0,30 0,75 0,25 0,70 0,20 100 % CO2 0,01 0,15 0,13 0,13 0,13 0,65 0,10 en dehors en dehors en dehors 4,0 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 0,05 du puits du puits du puits Longueur donde (µm) 0,00 0,00 4000 4100 4200 4300 4400 4500 4600 4700 0 25 50 75 100 125 150 175 longueur donde (nm) cycles (5s par cycle) Capteur utilisable à des profondeurs de plusieurs kilomètres. La limite de détection a été déterminée à 500 ppm
  8. 8. Projet Darwin : détection du CO2 à 15µm Objectif:détecter des signes de vie sur des planètes hors de notre système solaire Texte Flotille de téléscopes spatiaux Signatures infrarouges des molécules cibles : H2O, O3, CO2
  9. 9. Projet Darwin : détection du CO2 à 15µm TexteSans annulation Avec annulation Principe: interféromètrie pour supprimer le signal des étoiles élément clé: guide/fibre monomode detection du CO2 à 15µm: meilleur contraste planète/étoile
  10. 10. Projet Darwin : état de l’art Detection @ 6.3 and 9 µm: Te20As30Se50 single mode fiber 15 14 13 12 Texte NA = 0.2 11Attenuation (dB/m) 10 λc = 5.86 µm 9 8 7 6 5 4 H2O O3 3 2 1 0 ncore = 2.9215 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Wavelength (µm) nclad = 2.9144 Detection @ 15 µm Verres à base de tellure
  11. 11. Projet Darwin : perspectives Glassy matrix + - TAS excellent resistance to IR cut-off = 12 µm (Te20As30Se50) devitrification TGG 2 to 25 µm on bulk ∆ low stability (∆T* = 113° C) (Te75Ga10Ge15) TGI 2 to 20 µm on bulk potential volatile species (Te73Ge20I7) Texte 2,0 Te76Ge21Se3 1,8 normal atmosphere CO2 (low flux) 1,6 Absorbance (Log10(Iréf./Iexp.)) 1,4 1,2• Fenêtre de 2 à 18 µm 1,0 0,8• Stabilité (∆T)max. = 123 °C 0,6 0,4 0,2 0,0 13,0 13,5 14,0 14,5 15,0 15,5 16,0 16,5 17,0 Wavelength (µm) Mise en évidence de la faisabilité à partir d’un verre « compromis » ⇒ La fibre monomode en verre de tellure reste à faire…. Et le « bon » verre reste à trouver
  12. 12. Single mode Photonic Crystal Fiber,some achievements At the telecom wavelength 1,55 µm Texte As-Se, Small, 3 rings, Aeff = 3 µm2 As-Se, suspended small core, Aeff = 4 µm2 ~ 4,5 dB/m ~ 0,8 dB/m In infrared At 9,3 µm (5 dB/m) A 3,39 µm ( ~ 0.4 dB/m) Te-As-Se (TAS), "endlessly "single mode fiber d/Λ=0,36, Core diameter 25 µm
  13. 13. Single mode Photonic Crystal Fiber,some achievements At the telecom wavelength 1,55 µm Texte As-Se, Small, 3 rings, Aeff = 3 µm2 As-Se, suspended small core, Aeff = 4 µm2 ~ 4,5 dB/m ~ 0,8 dB/m In infrared At 9,3 µm (5 dB/m) A 3,39 µm ( ~ 0.4 dB/m) Te-As-Se (TAS), "endlessly "single mode fiber d/Λ=0,36, Core diameter 25 µm
  14. 14. Gas detection, preliminary results Reference Untapered fiber Texte Tapered fiber Sensitivity to CO2 increases when using a tapered PCFThe filling of the holes with gas in longitudinal The filling in transversal way would be muchway is not a satisfying way more convenient Guided energy under development Leaky energyOpened suspended core CCD capture at Fiber 1,55µm
  15. 15. Contamination des coquillages côtiers par des algues toxiquesRésonance Plasmonique de Surface (SPR) Lampe WHen interrogation angulaire R=f(q) et spectrale normale Polariseur 180 ° Texte Miroir Interface prisme-or Monochromateur Prisme Platine tournante Polariseur Caméra CCD + fonctionnalisation de surface ⇒ détection sélective des algues polluant les coquillages côtiers Thèse en cours sur le SEIRA (spectroscopie IR amplifié) thèse de Frédéric Verger soutenue le 19 juin 2012, & Dépôt d’une ANR 2012 : V&C, IFREMER, UTT, Institut Fresnel … … projet ambitieux sur les interactions lumière/matière aux interfaces verre/métal/molécule
  16. 16. Partenariat Joao PereiraCheng Lun, Wim GielesenKarine Le Pierrès Texte Nathalie ThybaudJean Louis Doualan Laurent Brilland Denis Tregoat Olivier Loréal Hervé Lhermite Pierre Brissot Caroline Le Lan Florent Colas Jean François Bretagne… Chantal Compère Emmanuel Rinert Olivier Sire Kada Boukerma Valérie Monbet Lionel Ketel

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