Brevet FR2389888A1 — publié le 19781201

La présente invention concerne un procédé apte à detecter qualitativement et quantitavement des polluants atrnospheriques notamment, Elle vise egalement un dispositif de mise en oeuvre dudit procède. Le procedé connu le plus courant consiste à analyser par voie chimique des prélèvements effectués dans I'atosphère. Cependant, dans certains cas. de tels prélèvements peuvent etre très difficiles sinon impossibles à effectuer. C'est en particulier le cas au voisinage des cheminées, ou d'ouvrages de génie chimique de grande hauteur. La presente invention se propose de remédier à de tels inconvénients et elle a pour objet un procédé ainsi qu'un dispositif permettant d1effectuer tres rapidement une telle détection même à des distances éloignées. L'invention a donc pour but un procède de détermination qualitative et quantitative de gaz, notamment de polluants atmosphériques, caractérise par le fait qu'il comporte les étapes successives suivantes - on fait traverser lesdits gaz par un faisceau laser dont le spectre d'émission présente une pluralité de raies de longueurs d'ondes appropriées, - on capte le faisceau après traversée dudit gaz, - on détermine sur ce faisceau capté la longueur d'onde des raies absorbées, ainsi que leur taux d'absorption. L'invention vise également un dispositif de mise en oeuvre dudit procédé. caractérisé par le fait qu'il comporte - un laser apte à emettre un faisceau dont le spectre d'émission présente uns pluralité de raies de longueurs d'ondes appropriées, - un analyseur apte à capter ledit faisceau après traversée audit gaz, et à déterminer la longueur d'onde des raies absorbées ainsi que leur taux d1absorp- tion. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description qui suit donnée à titre d'exemple purement illustratif mais nulle ment limitatif en référence aux dessins, schémas et diagrammes annexés dans lesquels La figure 1 représente un dispositif selon l'invention apte à effectuer des détections à grandes distances, La figure 2 représente un autre dispositif selon l'invention apte à effec tuer des détections à courtes distances. La figure 3 est un diagramme explicitant le procédé selon l'invention. On a représenté sur la-figure 1 une zone Z de l'atmosphère située par exemple au voisinage d'une cheminée 1 évacuant dans l'atmosphère un panache de fumées 2 renfermant en particulier de l'anhydride sulfureux, et autres polluants tels que oxydes d'azote, sels métalliques, lesquels commes on le sait, sont des polluants notables de l'atmosphere des zones industrielles et même urbaines. La référence 3 désigne un laser dont le milieu actif est du gaz carbonique, ledit laser étant en outre du type à "émission multiraie" tel que décrit par la Oemanderesse dans sa demande de brevet français nO 77 lb 2b7 au 5 Avril 1977. On rappelle donc qu'un tel laser comporte un milieu actif dispose oans une cavité optique dont l'une des extrémités comporte un miroir, l'autre extrémité de ladite cavité comportant des moyens aptes à assurer la selection des longueurs d'ondes d'une pluralité de faisceaux, chacun de ces faisceaux entant émis par des portions distinctes ou partiellement communes dudit milieu actif. Lesdits moyens comportent notamment soit un réseau, soit un prisme et un miroir plan notamment. Dans le cas où le milieu actif est du gaz carbonique, un tel laser peut émettre sur 80 raies et selon des longueurs d'ondes comprises entre 9 et 11 microns. La référence 4 désigne un analyseur par exemple un spectromrtre, la référence 5 étant affectée à une lentille convergente. Un tel dispositif fonctionne de la façon suivante Le laser 3 emet en direction de la cheminée 1, un faisceau incident multiraie F dont les longueurs d'onde sont illustrées par la courbe A ue la figure 3. Le faisceau traverse la zone Z dont on désire oetecter le taux de pollution ainsi que la nature du polluant puis il est reflechi par la cheminée 1 selon F' et il est reçu par l'analyseur 4 coopérant avec la lentille 5. La courbe 5 de la figure 3 montre le spectre du faisceau réfléchi ou de l'écho F' ainsi reçu. Cette courbe montre qu'un certain nombre oe raies telles que hl, h2, h3 etc... ont été partiellement absorbees, comme mis en évidence par les plages telles que a. La longueur d'onde des raies ainsi absorbées est donc caracteristique de la nature du polluant, tandis que leur taux o' absorption est fonction de la quantité dudit polluant dans la zone Z. On voit donc qu'il suffit d'émettre une seule impulsion laser et d'examiner l'écho pour déterminer qualitativement et quantitativement le ou les polluants présents dans la zone visée, et cela de façon quasi-inslediate. il est en outre possible o'effectuer de telles determinations d'une façon légèrement differente, comme illustré figure 2. La figure 2 représente uonc une enceinte 8 oans laquelle circule un courant gazeux matérialisé par les flèches U, ce gaz renfermant ces gaz etrangers notarul- ment des gaz polluants. Les références 3 et 4 designent respectivement le laser et l'analyseur tels que précédemment décrits. Le laser émet donc le faisceau incident-Fl. lequel apres avoir traversé l'enceinte 8 et le gaz est reçu selon F2 par l'analyseur 4. Les spectres de ces faisceaux sont analogues respectivement à ceux illus trés aux courues A et B de la figure 3, et de meme, ils traduisent la présence éventuelle d'un polluant dans le gaz, ainsi que sa concentration. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais elle en couvre au contraire toutes les variantes. En particulier, il faut noter que si l'invention trouve des applications particulièrement avantageuses, dans les déterminations qualitatives et quantitatives des polluants atmosphériques, elle peut etre mise en oeuvre de façon aussi avantageuse dans la détermination de la présence de gaz de toutes natures, sous réserve d'utiliser un faisceau multiraies de longueurs d'ondes appropriees. A titre d'exemple, nullement limitatif l'invention peut etre adaptée à l'analyse de mélanges gazeux. RLVL'bICATI0iJ3 1/ Procédé de détermination qualitative et quantitative de gaz, notamment de polluants atmosphériques, caractérisé par le fait qu'il comporte les étapes successives suivantes : - on fait traverser lesdits gaz par un faisceau laser dont le spectre d'em$ssion présente une pluralité de raies de longueurs d'ondes approprises, - on capte le faisceau après traversée dudit gaz, - on détermine sur ce faisceau capté la longueur d'onde des raies absorbées, ainsi que leur taux d'absorption. 2/ Procédé selon la revendication- 1, caractérisé par le fait qu'après traversée du gaz, le faisceau est réfléchi par un obstacle et renvoye au voisinage de la source d'émission. 3/ Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'apres traversée du gaz le faisceau n'est pas réfléchi par un obstacle. 4/ Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il comporte : - un laser apte à émettre un faisceau dont le spectre d'émission présente une pluralité de raies de longueurs d'ondes appropriees, - un analyseur apte à capter ledit faisceau apres traversee dudit gaz, et à déterminer la longueur d'onde des raies absoroees ainsi que leur taux d'absor- ption. 5/ Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ledit laser et ledit analyseur sont disposés au voisinage l'un de l'autre. 6/ Dispositif selon la revendication 4, caractérise par le fait que ledit laser et ledit analyseur sont disposes de part et o'autre dudit gaz. 7/ Dispositif de détermination de la pollution atmospherique mettant en oeuvre le procécé selon l'une des revendications 1 à 3, ainsi que le dispositif selon l'une des revendications 4 à 6. 6/ Dispositif d'analyse de mélanges gazeux mettant en oeuvre le procédé selon l'une des revendications 1 à 3, ainsi que le dispositif selon l'une aes revenoications 4 a 6.