Date : 9/5/2024

White Bear Photonics, LLC

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Résumé

Le message « ne scanne pas » ou « échec de l’alignement » de l’FTIR est une panne courante qui, dans la plupart des cas, est due à un laser hors service, à condition que l’optique et l’électronique soient pleinement fonctionnelles. La deuxième cause racine la plus fréquente de ce problème est que les optiques en KBR sont « blanchies » en raison de l’exposition à l’humidité. Le bromure de potassium (KBR) est largement utilisé pour les optiques FTIR en raison de son coût et de sa large plage spectrale. Son inconvénient est sa sensibilité à l’humidité, car il est soluble dans l’eau. Si l’FTIR a été stocké (négligé) et/ou hydraté (humidité élevée), voici trois composants qui devront être remplacés : le séparateur de faisceau/interféromètre, les fenêtres du port échantillon et le détecteur IR DTGS à température ambiante.

Pendant le processus d’alignement automatique dans l’onglet Diagnostics, deux étapes critiques doivent être accomplies avant que le système ne soit opérationnel : le réglage du laser et l’optimisation de l’amplitude du faisceau IR.

Lors de la première étape de l’alignement automatique, le détecteur laser (juste à l’extérieur de l’interféromètre) comporte trois détecteurs et trois amplificateurs correspondants (signaux X, Y et R). À mesure que le miroir se déplace, trois ondes sinusoïdales générées par les franges d’interférence du laser balayent chaque détecteur. Le gain de chaque amplificateur est automatiquement ajusté pour obtenir la phase et l’amplitude optimales de l’onde sinusoïdale. Si l’optimum ne peut pas être atteint (en raison d’un mauvais laser ou d’optiques blanchies), l’alignement automatique échouera. Si les ondes sinusoïdales sont détectables, vous verrez une ligne rouge avec un petit pic d’interférogramme apparaître pendant ce processus. S’il n’y a aucune ligne rouge à aucun moment de l’alignement automatique, cela signifie que le signal laser est tout simplement indétectable (pour diverses raisons).

La seconde moitié du processus d’alignement automatique consiste à optimiser l’amplitude de l’interférogramme, ce qui est effectué par le miroir galvanométrique de l’interféromètre qui dirige le faisceau IR vers la position optimale sur le détecteur IR. Pendant ce processus, vous remarquerez que le maximum de l’interférogramme change et qu’une fois le maximum déterminé, les tensions galvanométriques sont réglées. Lorsque cette étape est terminée, l’alignement a été effectué avec succès et l’FTIR est capable de scanner. S’il y a une ligne rouge sans pic à la fin, alors la source IR n’est pas allumée ou est hors service. En d’autres termes, l’interféromètre scannera sans faisceau IR présent, et ne présentera donc qu’une ligne plate sans pic.

Évaluation

1. État du laser. Il s’agit de vérifier que le laser est allumé (lumière rouge). La meilleure façon de le prouver est de retirer le couvercle et d’inspecter le faisceau sortant de la tête du laser. S’il n’y a aucune lumière rouge du tout, alors le laser doit être remplacé.
2. La date de fabrication du laser. La durée de vie typique d’un laser HeNe est de 5 à 7 ans. Ce n’est pas un chiffre fixe car certains lasers dureront 10 ans, d’autres dureront 1 an (ou moins). Les lasers HeNe vont soit faiblir au fil du temps (faible puissance), soit tomber complètement en panne (absence de lumière). Les lasers faibles posent problème car l’FTIR présentera des scans mauvais intermittents et, plus notablement, des valeurs de gain laser élevées pour X, Y et R. Si l’FTIR scanne avec des scans mauvais intermittents, vous pouvez vérifier les gains du laser en fermant Ominic et en allant dans Cdrive->Programs->Ominic-, puis en ouvrant l’application NicDiag ou ADiag, puis -> Laser->Laser Gains. Les gains pour X, Y et R devraient tous être inférieurs à 100 pour un fonctionnement normal. Si l’un des gains est à 240, le système sera instable.
3. Séparateur de faisceau en KBR. Les nouvelles fenêtres et séparateurs de faisceau en KBR apparaîtront parfaitement clairs (comme des optiques en verre). Le KBR exposé à une humidité élevée semblera avoir une surface « blanchie » ou craquelée. Lorsque le laser HeNe est allumé, le faisceau rouge brillera et dispersera la lumière sur les surfaces de KBR endommagées (par exemple, comme du verre dépoli). Même si vous pouvez toujours voir la lumière rouge frapper le détecteur laser, la phase de la lumière sera brouillée et il sera impossible de générer les ondes sinusoïdales nécessaires pour X, Y et R. Si le séparateur de faisceau dans l’interféromètre est endommagé par l’humidité, il doit être remplacé. Les optiques en KBR ne peuvent pas être nettoyées, elles sont très tendres et facilement endommagées par tout ce qui touche la surface. Pour les FTIRS de qualité recherche comme les modèles Magna, Nexus, 6700 et IS50, le séparateur de faisceau est amovible de l’interféromètre. Pour ces modèles, il s’agit simplement de remplacer le séparateur de faisceau (et non l’interféromètre entier). Pour les autres FTIRS Thermo Nicolet : séries Avatar, IS5, IS10, IS20, IN10 et modèles Summit, l’ensemble du module interféromètre devra être remplacé si le séparateur de faisceau en KBR est endommagé. Pour ces modèles, le séparateur de faisceau en KBR n’est pas amovible (de l’interféromètre) ni interchangeable.
4. Fenêtres du port échantillon. Les fenêtres du port échantillon sont situées juste à droite et à gauche à l’intérieur du compartiment échantillon (là où le faisceau IR entre/sort) et sont nécessaires pour maintenir l’FTIR scellé de l’air extérieur (avec une humidité élevée). Ces fenêtres sont généralement revêtues de Pyraline, qui est un revêtement résistant à l’humidité afin que l’air extérieur ne blanchisse pas la surface du KBR. Le revêtement Pyraline est cependant limité à environ 70 % d’humidité relative, donc des dommages peuvent toujours survenir à ces fenêtres lors d’une exposition à une humidité élevée. Ces fenêtres peuvent facilement être inspectées en éclairant la surface avec une lampe de poche et en vérifiant toute blanchiment ou craquelure.
5. Détecteur DTGS à température ambiante. Le détecteur IR à température ambiante aura également une fenêtre en KBR. Celle-ci peut être inspectée avec une lampe de poche en examinant l’intégrité de la surface de la fenêtre (blanchie ou craquelée). Tout blanchiment causera une dispersion et une réduction de l’amplitude du signal et devra être remplacé. Cette inspection visuelle n’est pas fiable lors d’un test complet (par exemple, la certification Valpro). Les détecteurs hydratés peuvent facilement échouer aux spécifications de bruit même si la surface de la fenêtre ne montre aucun dommage.