UTILISATION DES PROPRIETES OPTIQUES DE L’ION EUROPIUM POUR LA CONCEPTION DE CAPTEURS A FIBRES OPTIQUES

Jalal A.H. HALWANI

Ce travail a pour but de montrer dans quelles conditions les propriétés luminescentes de l’ion europium Eu 3+ peuvent être utilisées pour concevoir des capteurs à fibres optiques, il comporte trois exemples d’application deux concernant la mesure de température et le troisième l’analyse chimique en solution .

Dans le premier exemple, nous mesurons le rapport des intensités d’émission de transitions issues des niveaux émetteurs différents (⁵D₂/⁵D₁ ou ⁵D₀) dans les oxysulfures de terres rares dopés à l’europium . Ce rapport varie avec la température; la sensibilité thermique moyenne mesurée entre 0 et 100oC est de 1,5 %^oC^-1 . Nous avons fabriqué un capteur de dimensions réduites qui exploite cette propriété, il mesure la température avec une précision de ± 1^oC entre –50 et 100^oC .

Dans la deuxième application, nous mesurons le rapport de deux émissions différentes à l’intérieur d’une même transition électronique dans les aluminates mixtes lanthane-europium . La variation de ce rapport est due à l’évolution structurale au cours de la transition de phase orthorhombique → rhomboèdrique, en effet, celle-ci s’accompagne d’une modification progessive du spectre d’émission de Eu ³⁺ que nous avons suivie et décrite en détail . La sensibilité thermique est de 8,5, %^oC^-1 dans une gamme de ±  5^oC autour de la température de transition T_C et de 4,5%^oC^-1 dans une gamme de ±15^oC autour de cette température . Il faut souligner que T_C est modulable par un choix judicieux du rapport la/Eu dans la matrice aluminate, ce qui permet de choisir la gamme de T.

La fluorescence de l’ion europium est également utilisée pour caractériser ou doser des substances biologiques . Pour montrer l’intérêt de l’utilisation des fibres optiques dans ces mesures, nous avons réalisé un dispositif d’analyse à distance de la fluorescence et l’avons testé en étudiant la complexation de l’ion europium par l’EDTA . Nous avons ainsi, en faisant varier les différents paramètres intervenant dans la complexation (température, pH, concentration …) et par une analyse spectroscopique fine des solutions gelées, pu identifier les complexes en solution .

A la fin de cette étude, nous montrons les possibilités d’extension de nos mesures en utilisant 600 mètres de fibres optiques pour mesurer la température ou obtenir un spectre d’une solution à des distances compatibles avec une utilisation en milieu industriel .