Date : 28/07/2024

White Bear Photonics, LLC

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Résumé

Par ordre d’importance, les trois principaux consommables d’un FTIR sont le dessiccant, la source IR et le laser HeNe. Le laser HeNe est un composant essentiel de l’interféromètre et sert à calibrer l’instrument ainsi qu’à contrôler le miroir mobile.

Le remplacement du laser HeNe est souvent nécessaire en raison des facteurs suivants :

1. Gains laser élevés après l’alignement (plafonnés à 240).
2. Problèmes de balayage entraînant une absence de balayage, des balayages intermittents de mauvaise qualité ou des données bruitées.
3. Aucune lumière laser visible dans le compartiment de l’échantillon ni au niveau de la tête du laser (laser hors service).
4. Les lasers anciens (selon la date de fabrication indiquée sur la tête) de plus de 7 ans présentent souvent un ou plusieurs de ces trois principaux symptômes.

Retrait de l’ancien laser

1. Éteignez le FTIR.
2. Débranchez le laser et retirez l’ensemble du support (qui maintient le laser).

Installation du nouveau laser

1. Insérez le nouveau laser en veillant à ce que la goupille s’insère dans le trou situé sur la face avant du laser. Le laser ne peut être inséré que dans un seul sens.
2. Les premières versions des lasers HeNe d’origine Thermo possédaient un tube plus long, car la source de haute tension était intégrée à la tête du laser (ce qui en augmentait la longueur). Les nouvelles versions du laser HeNe sont dotées soit d’un bloc d’alimentation haute tension externe en cuivre, soit d’un bloc noir. Le bloc peut être placé à gauche du laser (sans être monté).
3. Fixez les pinces.
4. Branchez le connecteur.
5. Mettez le FTIR sous tension.
6. Lorsque le laser s’allume, assurez-vous que le faisceau frappe exactement le centre du séparateur de faisceau. Le centre du séparateur de faisceau comporte une ouverture libre permettant au faisceau laser d’accéder à l’interféromètre et d’en revenir. Le faisceau laser doit être centré dans cette ouverture libre et l’occuper uniformément afin que les diodes (détecteurs) produisent des valeurs de gain faibles une fois l’alignement automatique terminé.
7. Si le faisceau est correctement aligné, il doit remplir uniformément le premier miroir de dérivation (petit), qui est orienté vers l’interféromètre. Plusieurs réflexions parasites et un faisceau lumineux sont visibles. Lorsque le laser est correctement aligné, un seul faisceau lumineux traverse le modulateur, se réfléchit vers le petit miroir de dérivation et n’apparaît pas sur la carte. En cas d’alignement correct, il doit y avoir très peu de « débordement » réfléchi vers le miroir de dérivation.
8. Une fois l’alignement visuel optimal obtenu, ouvrez l’application Omnic.
9. Accédez à la configuration de l’expérience, puis à l’onglet Diagnostics.
10. Cliquez sur Align et vérifiez que l’alignement est terminé.
11. Lorsque l’alignement est terminé, vous devriez voir un interférogramme d’une certaine
    amplitude, comme illustré ci-dessous.
12. Quittez Omnic et accédez au dossier C:\programs\Omnic. Épinglez l’application NicDiag à la barre des tâches (pour ne pas avoir à la rechercher la prochaine fois).
13. Ouvrez NicDiag (notez que les panneaux peuvent ne pas être exactement identiques à ceux présentés ci-dessous selon la version du logiciel Omnic, mais leur contenu devrait être le même).
14. Cliquez sur l’icône Laser, vous verrez :
15. Prenez une capture d’écran et notez les valeurs MCoilX et MCoilY (pour référence ultérieure). Cliquez sur l’icône des gains laser (Remarque : avec un laser neuf, toutes les valeurs de gain devraient idéalement être inférieures à 100. Prenez une capture d’écran et notez la date de ce remplacement du laser si les trois valeurs sont inférieures à 100) :
16. Si l’une de ces valeurs est de 240, la carte de détection du laser doit être physiquement réalignée afin que le faisceau laser frappe correctement les trois diodes. Dans un état de gain laser élevé, le FTIR peut toujours sembler fonctionner, mais il sera instable et produira par intermittence des balayages de mauvaise qualité lors de l’acquisition de données. Le panneau des gains laser est un moniteur en temps réel des tensions mesurées par le détecteur laser. Si l’une des valeurs (X, Y ou R) est élevée, déplacez avec précaution la carte de détection du laser (située juste à l’extérieur de l’interféromètre). Cet ajustement est très sensible et grossier ; veillez à effectuer de petits réglages lors de cette étape. Si vous effectuez des ajustements lors de cette dernière étape afin de maximiser une ou toutes les tensions, vous devez réaligner le système dans l’application Omnic (étape 12). Cela réinitialisera les niveaux de gain (que vous vérifierez à nouveau dans NicDiag). Si vous avez effectué des ajustements et obtenu des tensions plus élevées dans le panneau des gains laser, vous devriez constater une réduction de la ou des valeurs de gain au cours de ce processus d’alignement. À la fin de cette itération (alignement automatique, ajustement, alignement automatique...), le système restera stable à mesure que le laser vieillit et que sa puissance diminue au fil du temps.

Remarques finales

Selon l’instrument, ce processus peut ne pas permettre à l’instrument de fonctionner correctement si celui-ci n’a pas été utilisé pendant une longue période ou vient d’être sorti de son lieu de stockage. Presque tous les FTIR utilisent des optiques KBr (optiques à base de sels), qui peuvent facilement être endommagées par l’humidité. Dans ce cas, une quantité importante de lumière du laser HeNe sera diffusée par le séparateur de faisceau KBr de l’interféromètre. Deuxièmement, si le séparateur de faisceau est partiellement « embué », cela entraînera des gains laser élevés (pour les trois valeurs X, Y et R) après l’alignement automatique. En général, lorsque les trois valeurs de gain laser sont élevées, cela est généralement dû à un laser faible ou à un séparateur de faisceau embué. Lorsque l’une ou deux des valeurs de gain laser sont faibles (normales et bien inférieures à 100), tandis que l’autre ou les autres sont à 240, il s’agit d’un problème d’alignement du faisceau laser, qui n’est pas uniforme ou est mal orienté par rapport au détecteur laser.

La fenêtre des gains laser présentée ci-dessus n’est accessible que lorsque l’application Omnic est fermée. Vous devez donc fermer Omnic, puis ouvrir NicDiag pour accéder à cette fenêtre. Cette fenêtre est pratique car elle fournit une mesure réelle des tensions mesurées par le détecteur laser. L’autre méthode pour observer ces tensions consiste à connecter un oscilloscope aux trois points de test de la carte de préamplification, comme décrit dans le manuel d’entretien Thermo. Nous avons constaté que le « raccourci » NicDiag avec l’itération d’alignement automatique est plus facile à utiliser.

L’exécution de la fonction Align dans la fenêtre Diagnostics se déroule en deux étapes. La première consiste à établir les valeurs de gain appropriées lues à partir du laser HeNe. Pendant ce processus, le système surveille la carte de détection du laser située juste à l’extérieur de l’interféromètre. Une fois les niveaux de gain établis, l’instrument commencera à balayer et vous verrez alors apparaître un interférogramme. Lors de l’étape suivante, appelée « Alignement fin », le galvo du miroir de référence optimisera le faisceau IR sur le détecteur IR (à gauche du compartiment de l’échantillon). Vous verrez l’amplitude de l’interférogramme augmenter et diminuer jusqu’à ce que le maximum soit atteint. Une fois ce maximum trouvé, les miroirs galvo seront positionnés aux tensions indiquées pour McoilX et McoilY dans la fenêtre présentée à l’étape 12.

Notez que l’amplitude finale de l’interférogramme sera liée au rapport signal sur bruit après le processus Align. Si l’amplitude est inférieure à 3 lorsque Gain=1, il est fort probable que la source IR approche de la fin de sa durée de vie. S’il n’y a aucune amplitude et que le système balaye, la source IR est soit hors service, soit éteinte.