QU'EST-CE QU'UN MONOCHROMATEUR ?

Un monochromateur est un dispositif optique qui sépare la lumière polychromatique (telle que la lumière du soleil ou la lumière provenant d'une source lumineuse) en une gamme de longueurs d'onde individuelles (lumière monochromatique) et permet de sélectionner une bande étroite de ces longueurs d'onde individuelles. La lumière de la bande de longueur d'onde souhaitée est ensuite dirigée sur un échantillon, un détecteur ou d'autres composants du système optique.

PRINCIPE D'UN MONOCHROMATEUR

La séparation de la lumière en ses différentes composantes de longueur d'onde est appelée dispersion. Un élément ayant cette propriété est appelé un élément dispersif.  Afin de sélectionner une bande étroite de ces longueurs d'onde, une fente peut être utilisée pour bloquer les longueurs d'onde non désirées. Plus la fente est étroite, plus la bande de longueur d'onde est étroite.  En général, un monochromateur se compose d'un élément dispersif, d'une fente d'entrée, de miroirs pour produire un faisceau parallèle similaire à la lumière du soleil, d'une fente de sortie et de miroirs pour extraire la lumière monochromatique.

En fixant la fente et en tournant l'élément dispersif, la direction de la lumière dispersée est tournée de sorte que la couleur de la lumière monochromatique résultante change : comme vous pouvez le voir sur la figure 1 du panneau supérieur, la position de l'élément dispersif fait que la lumière rouge-orange sort de la fente, tandis que dans le panneau inférieur, l'élément dispersif tourne de sorte que la lumière sortant de la fente est cyan.

Figure 1: Principe d'un monochromateur

LES DIFFÉRENTS TYPES DE MONOCHROMATEURS

En fonction du type d'élément dispersif utilisé et de la disposition optique du système, les monochromateurs peuvent être divisés en différents types:le type d'élément dispersif utilisé et la disposition optique du système, les monochromateurs peuvent être divisés en différents types :

 

Monochromateurs à prisme

Dans les monochromateurs à prisme, l'élément dispersif est un prisme. Les prismes ont une grande efficacité lumineuse et ne produisent pas de lumière d'ordre supérieur et très peu de lumière parasite. Cependant, la dispersion dépend de la longueur d'onde (élevée pour l'UV, faible pour l'IR) et de la température.

Figure 2 : Principe d'un monochromateur Czerny-Turner

Monochromateurs à réseau

Dans les monochromateurs à réseau, l'élément dispersif est un réseau de diffraction réfléchissant. Il fournit une dispersion constante pour toutes les longueurs d'onde et une faible dépendance à la température. Cependant, ils produisent des quantités relativement importantes de lumière diffusée et nécessitent l'utilisation de filtres pour bloquer la lumière d'ordre supérieur. En raison de leurs propriétés de dispersion supérieures, les réseaux de diffraction sont souvent utilisés dans les appareils modernes.

La version la plus populaire pour les monochromateurs à réseau dans les lecteurs de microplaques et les spectrophotomètres est le monochromateur Czerny-Turner. Ce type de monochromateur utilise des miroirs incurvés de sorte que la lumière réfléchie par le miroir est collimatée hors de la fente (figure 2).

APPLICATIONS DU MONOCHROMATEUR

Les monochromateurs sont souvent utilisés dans des appareils de mesure tels que les spectromètres et les lecteurs de microplaques. Ils constituent un dispositif courant pour la sélection des longueurs d'onde dans un certain nombre de technologies de détection, telles que l'absorption et l'intensité de la fluorescence.