Brevet FR3058792A1 — publié le 20180518

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte de manière générale à un dispositif de collecte et de distribution de lumière, et plus spécifiquement à un dispositif de collecte et de distribution de lumière pour mesurer la dispersion Raman d'un échantillon. Contexte La spectroscopie Raman est une technique de spectroscopie optique, qui mesure la dispersion inélastique, c'est-à-dire la dispersion Raman de lumière monochromatique par un matériau afin de produire une caractéristique de spectre du matériau. La spectroscopie Raman s'est avérée être une technologie analytique puissance non invasive pour la caractérisation et l'identification de matériau. La spectroscopie Raman classique utilise généralement un faisceau laser bien concentré afin de produire un signal de dispersion Raman à partir de l'échantillon. Cette approche a l'avantage évident d'une efficacité relativement élevée de la collecte et de l'excitation de signal Raman. Cependant, elle souffre également des inconvénients suivants. Premièrement, seul un petit volume de l'échantillon est mesuré. Ainsi, le spectre Raman collecté peut ne pas être très représentatif, en particulier pour certains échantillons non uniformes. Deuxièmement, le faisceau laser étroitement concentré peut endommager certains échantillons délicats. Troisièmement, pour les échantillons à dispersion diffuse qui ne sont pas transparents au faisceau laser, cette approche mesurera seulement le signal de dispersion Raman à partir de la couche de surface de 20 l'échantillon. La majorité du matériau sous la surface sera presque totalement hors de portée. On a ainsi besoin d'un dispositif de collecte et de distribution de lumière amélioré pour effectuer une spectroscopie Raman, qui non seulement permet la mesure d'une grande zone de l'échantillon mais permet également la collecte et l'excitation de signal Raman de sous-surface. Résumé de l'invention 25 L'objet de la présente invention consiste à fournir un dispositif de collecte et de distribution de lumière pour mesurer la dispersion Raman à partir d'une grande zone d'un échantillon. Le dispositif de collecte et de distribution de lumière comprend une cavité 1 3058792 réfléchissante composée d'un matériau ou comportant un revêtement de surface ayant une réflectivité élevée à la lumière d'excitation et à la lumière dispersée Raman. La cavité réfléchissante comporte deux ouvertures. La première ouverture est configurée pour recevoir la lumière d'excitation qui se projette ensuite sur la deuxième ouverture. La deuxième ouverture est 5 configurée pour être appliquée près de l'échantillon de telle sorte que la cavité réfléchissante forme sensiblement une enceinte couvrant une grande zone de l'échantillon. La lumière d'excitation produit de la lumière dispersée Raman à partir de la zone couverte de l'échantillon. La cavité réfléchissante réfléchit toute lumière d'excitation et toute lumière Raman dispersée depuis l'échantillon à moins que la lumière d'excitation et la lumière dispersée Raman 10 n'émettent depuis la première ouverture pour être mesurées avec un dispositif à spectromètre, ou ne soient redispersées par l'échantillon au niveau de la deuxième ouverture. La multi-réflexion de la cavité réfléchissante améliore considérablement l'efficacité d'excitation de dispersion Raman à partir de l'échantillon et améliore en même temps son efficacité de collecte. De plus, elle amène également plus de lumière d'excitation à pénétrer dans un échantillon à dispersion 15 diffuse et permet une collecte efficace de la lumière dispersée Raman générée de celui-ci, permettant donc une mesure de dispersion Raman de sous-surface. Brève description des figures Les figures annexées, sur lesquelles des numéros de référence identiques se référent à des éléments identiques ou fonctionnellement similaires tout au long des différentes vues et qui, avec la description détaillée ci-dessous, sont incorporées dans la spécification et forment une partie de celle-ci, servent à illustrer davantage divers modes de réalisation et à expliquer divers principes et avantages tous conformes à la présente invention. La FIG. 1 illustre un premier exemple de mode de réalisation du dispositif de collecte et de distribution de lumière comportant une cavité réfléchissante pour collecte et excitation de dispersion Raman ainsi qu'un réceptacle destiné à recevoir une sonde ; la FIG. 2 illustre un deuxième exemple de mode de réalisation du dispositif de collecte et de distribution de lumière comportant une cavité réfléchissante pour collecte et excitation de 2 3058792 dispersion Raman ainsi qu'un réceptacle destiné à recevoir une fibre optique ou un faisceau de fibres optiques ; la FIG. 3 illustre une variante du premier exemple de mode de réalisation du dispositif de collecte et de distribution de lumière, qui comporte une cavité réfléchissante de forme 5 différente ; la FIG. 4 illustre un schéma d'utilisation du premier exemple de mode de réalisation du dispositif de collecte et de distribution de lumière pour mesurer la dispersion Raman transmissive d'un échantillon à dispersion diffuse ; la FIG. 5 illustre un schéma légèrement différent d'utilisation du premier exemple de 10 mode de réalisation du dispositif de collecte et de distribution de lumière pour mesurer la dispersion Raman transmissive d'un échantillon à dispersion diffuse ; la FIG. 6 illustre un troisième exemple de mode de réalisation du dispositif de collecte et de distribution de lumière, qui comporte une cavité réfléchissante qui est formée par un matériau optique plein ayant un revêtement réfléchissant ; 15 la FIG. 7 illustre une légère variante du troisième exemple de mode de réalisation du dispositif de collecte et de distribution de lumière ; la FIG. 8 illustre le spectre Raman mesuré d'un échantillon de benzoate de sodium contenu dans une bouteille en plastique, ainsi que le spectre Raman de la bouteille en plastique et le spectre Raman de l'échantillon de benzoate de sodium pour comparaison ; 20 la FIG. 9 illustre le spectre Raman mesuré d'un échantillon de D(+)-Glucose contenu dans une enveloppe en papier kraft, ainsi que le spectre Raman de l'enveloppe en papier kraft et le spectre Raman de l'échantillon de D(+)-Glucose pour comparaison ; et la FIG. 10 illustre le spectre Raman d'un échantillon de comprimé d'ibuprofène enrobé obtenu dans trois modes de mesure différents. 25 L'homme du métier se rendra compte que les éléments des figures sont illustrés pour des raisons de simplicité et de clarté et qu'ils n'ont pas obligatoirement été dessinés à l'échelle. Par 3 3058792 exemple, les dimensions de certains des éléments des figures peuvent être exagérées par rapport à d'autres éléments afin d'aider à améliorer la compréhension de modes de réalisation de la présente invention. Description détaillée 5 Avant de décrire en détail des modes de réalisation qui sont conformes à la présente invention, il faut observer que les modes de réalisation résident principalement en combinaisons d'étapes de procédé et de composants d'appareil liés à un dispositif de collecte de distribution de lumière destiné à mesurer la dispersion Raman d'un échantillon. En conséquence, les composants d'appareil et les étapes de procédé ont été représentés si approprié par des symboles 10 classiques sur les dessins, montrant uniquement les détails spécifiques qui sont pertinents pour la compréhension des modes de réalisation de la présente invention de manière à ne pas obscurcir la description de détails qui seront toujours facilement évidents pour l'homme du métier ayant l'avantage de la présente description. Dans ce document, les termes relationnels tels que premier et deuxième, haut et bas, et 15 autres peuvent être utilisés uniquement pour différencier une entité ou action d'une autre entité ou action sans obligatoirement nécessiter ou impliquer une telle relation réelle ou un tel ordre réel entre ces entités ou actions. Les termes « comprend », « comprenant » ou toute autre variante de ceux-ci sont destinés à couvrir une inclusion non exclusive, de telle sorte qu'un processus, un procédé, un article ou un appareil qui comprend une liste d'éléments n'inclut pas 20 seulement ces éléments mais peut inclure d'autres éléments qui ne sont pas expressément listés ou inhérents à ces processus, procédé, article ou appareil. Un élément suivi de « comprend .un(e)» n'exclut pas, sans plus de contraintes, l'existence d'éléments identiques supplémentaires dans le processus, procédé, article ou appareil qui comprend l'élément. La FIG. la illustre un premier exemple de mode de réalisation du dispositif de collecte et 25 de distribution de lumière, qui est configuré pour distribuer de la lumière d'excitation à une grande zone d'un échantillon et collecter la lumière dispersée Raman générée de celui-ci. Le dispositif de collecte et de distribution de lumière 100 comprend une cavité réfléchissante 102 qui se compose d'un matériau ayant une réflectivité élevée à la lumière d'excitation et à la 4 3058792 lumière dispersée Raman. Un tel matériau peut être des matériaux métalliques, par exemple l'or, l'argent, le cuivre et l'aluminium, etc. En variante, ce peut être des matériaux diélectriques, de préférence des particules de matériaux diélectriques qui sont fermement tassés ensemble. Le matériau diélectrique est transparent ou translucide à la lumière d'excitation et à la lumière de dispersion Raman et réfléchit la lumière par de multiples réflexions à la frontière des particules ou par dispersion diffuse à l'intérieur du matériau translucide. La surface de la cavité réfléchissante est de préférence polie afin d'augmenter sa réflectivité. En variante, la cavité réfléchissante 102 peut comporter un revêtement de surface ayant une réflectivité élevée à la lumière d'excitation et à la lumière dispersée Raman. Un tel revêtement de surface peut être un 10 revêtement métallique qui présente une réflexion élevée dans une large plage de longueurs d'onde. En variante, ce peut être un revêtement diélectrique, qui a une plage de longueurs d'onde de réflexion personnalisée. Ce dernier peut réfléchit seulement les longueurs d'onde d'intérêt rejetant ainsi la lumière parasite ou lumière de fluorescence qui ne chevauche pas la lumière d'excitation et la lumière dispersée Raman en longueur d'onde. La cavité réfléchissante 102 peut 15 se composer d'un matériau flexible de telle sorte qu'elle peut s'adapter à des surfaces d'échantillon de diverses formes. Le dispositif de collecte et de distribution de lumière 100 comprend en outre un réceptacle 118 qui est configuré pour recevoir une sonde 120. La sonde 120 comprend un ou plusieurs composants optiques 122, tels que des lentilles optiques, des miroirs, des filtres, des 20 séparateurs de faisceau, des fibres optiques, etc., qui reçoivent la lumière d'excitation provenant d'une source de lumière, telle qu'une source de lumière laser (non illustrée) et concentrent la lumière d'excitation au niveau d'une première ouverture 104 de la cavité réfléchissante 102 et distribuent ainsi la lumière d'excitation 114 dans la cavité réfléchissante 102. L'ouverture 104 a de préférence une taille aussi petite que possible, mais assez grande pour faire passer sans 25 obstruction la lumière d'excitation et la lumière Raman pouvant être collectées par la sonde 120. La lumière d'excitation 114 diverge et se projette sur une deuxième ouverture 106 de la cavité réfléchissante 102, qui a de préférence une taille beaucoup plus grande que celle de la première ouverture 104, et plus préférablement, une zone au moins deux fois plus élevée que celle de la première ouverture104 et couvrant une zone d'au moins quelques millimètres carrés. La 5 3058792 deuxième ouverture 106 de la cavité réfléchissante 102 est configurée pour être appliquée près de l'échantillon 108 de telle sorte que la cavité réfléchissante 102 forme sensiblement une enceinte couvrant une grande zone de l'échantillon 108, où la lumière d'excitation 114 produit de la lumière dispersée Raman 116 à partir de la zone couverte de l'échantillon 108. En collectant la 5 dispersion Raman à partir d'un grand volume de l'échantillon, l'intensité de lumière d'excitation sur l'échantillon est réduite afin d'éviter d'endommager l'échantillon. En même temps, le spectre Raman collecté est plus représentatif, en particulier pour les échantillons non uniformes. Ici, l'échantillon 108 peut être des échantillons à dispersion diffuse, tels que des produits pharmaceutiques, des poudres, des tissus biologiques, etc. voire des échantillons ayant de 10 multiples couches de matériaux différents. Dans l'exemple tel qu'illustré sur la FIG. la, l'échantillon 108 est un échantillon à dispersion diffuse ayant une couche de surface 110 et une couche de sous-surface 112, par exemple un récipient renfermant des poudres. L'échantillon 108 disperse la lumière d'excitation 114, soit par dispersion élastique soit par dispersion inélastique, c'est-à-dire dispersion Raman revenant dans la cavité réfléchissante 102. La cavité réfléchissante 15 102 réfléchit toute lumière d'excitation et toute lumière dispersée Raman dispersée depuis l'échantillon à moins que la lumière d'excitation et la lumière dispersée Raman n'émettent depuis la première ouverture 104 pour être collectées par la sonde 120 puis mesurées avec un dispositif à spectromètre (non illustré) afin d'obtenir un spectre Raman de l'échantillon 108, ou ne soient redispersées par l'échantillon 108 au niveau de la deuxième ouverture 106. La multi- 20 réflexion de la cavité réfléchissante améliore considérablement l'efficacité d'excitation de dispersion Raman depuis l'échantillon et en même temps améliore son efficacité de collecte. Dans cet exemple, la lumière d'excitation 114 pénètre à travers la couche de surface 110 de l'échantillon 108 à l'aide de la cavité réfléchissante 102 et produit une dispersion Raman depuis la couche de sous-surface 112 de l'échantillon 108. Donc le spectre Raman mesurée contient les 25 informations caractéristiques de la couche de surface 110 et de la couche de sous-surface 112 de l'échantillon 108. Dans une étape séparée, le dispositif de collecte et de distribution de lumière 100 peut être retirée et la lumière d'excitation provenant de la sonde 120 est directement concentrée sur la couche de surface 110 de l'échantillon 108 afin de mesurer un spectre Raman de la couche de surface 110. Ce dernier spectre Raman peut être mathématiquement extrait du 6 3058792 spectre Raman préalablement mesuré afin d'obtenir un spectre Raman de la couche de sous-surface de l'échantillon. L'efficacité de collecte et d'excitation améliorée de la lumière dispersée Raman telle que fournie par la cavité réfléchissante permet donc une mesure de dispersion Raman de sous-surface. Optiquement, la cavité réfléchissante sert à trois objectifs, incluant (i) la fourniture d'une grande zone d'échantillonnage ; (ii) la maximisation de la collecte de signal à l'aide de la réflexion et la dispersion comme expliqué préalablement ; et (iii) l'isolation de la zone échantillonné de la lumière ambiante qui contaminerait autrement le signal. La taille de la zone d'échantillonnage doit être déterminée par l'exigence d'échantillonnage spécifique. Par exemple, 10 si l'échantillon est hétérogène et que le but est d'obtenir une meilleure représentation de l'échantillon dans son ensemble, la zone d'échantillonnage doit être au moins plusieurs fois plus grande que la taille de grain de l'échantillon. Si l'objectif est de mesurer l'échantillon de sous-surface à travers une couche de matériau de conditionnement, alors la taille linéaire de la zone d'échantillonnage doit faire plusieurs fois l'épaisseur du matériau de conditionnement. Avec la 15 zone d'échantillonnage souhaitée déterminée, la FIG. lb illustre en outre les considérations de conception de la cavité réfléchissante afin d'atteindre une collecte de signal maximale. Le faisceau de lumière d'excitation 114 provenant de la sonde 120 est concentré par les composants optiques 122 au niveau de la première ouverture 104, puis diverge et se projette sur la deuxième ouverture 106, couvrant une zone d'éclairage initiale 130. Le faisceau de lumière 116 pouvant 20 être collecté par l'optique de sonde projette de façon similaire une zone de collecte 132. La zone de collecte 132 et la zone d'éclairage initiale 130 peuvent être de taille différente. Avec l'optique de sonde fixe, la taille minimale de la première ouverture 104 et les angles de divergence des deux faisceaux sont déterminés. Pour une efficacité de collecte maximale, la taille de la première ouverture 104 doit être aussi petite que possible sans bloquer les faisceaux d'excitation et de 25 collecte, c'est-à-dire, juste assez grande pour encercler les étranglements de faisceau au niveau de la première ouverture 104. Si elle est beaucoup plus grande, la lumière d'excitation et la lumière Raman dispersées tombant sur la zone à l'extérieur de l'étranglement de faisceau de collecte mais à l'intérieur de la première ouverture quitteront la première ouverture 104 sans être collectées par la sonde 120. Afin de déterminer la taille de la deuxième ouverture 106 en vue 7 3058792 d'une collecte de signal maximale, on considèrera d'abord que la lumière à l'extérieur de l'ouverture est bloquée, ainsi l'ouverture doit faire au moins la taille de la zone d'échantillonnage souhaitée. Ensuite, la perte inévitable à chaque réflexion par la cavité réfléchissante 102 et chaque dispersion par l'échantillon 108 doit être considérée. Pour une 5 efficacité de collecte maximale, la lumière dispersée Raman doit être autorisée à quitter la première ouverture 104 et à être collectée par la sonde 120 en passant par aussi peu de tours de réflexion et de dispersion que possible. Si la deuxième ouverture 106 est plus grande que la zone projetée 132, la lumière Raman émergeant de la zone à l'extérieur de la zone projetée 132 ne peut pas être capturée par la sonde 120 sans passer par plus de réflexion et dispersion, ce qui 10 entraînera une efficacité réduite et limitera la zone d'échantillonnage réelle sur la zone 132. Par conséquent la zone d'échantillonnage est la plus petite parmi la zone 132 et la deuxième ouverture 106. D'autre part, l'angle de collecte 134 pour la lumière de signal provenant de la deuxième ouverture 106 est proportionnel à la taille de faisceau de collecte au niveau de la première ouverture 104 et inversement proportionnel à la longueur de cavité. Plus cet angle est 15 grand, plus l'efficacité de collecte est élevée. Par conséquent, la longueur de cavité doit être aussi courte que possible, sans réduire la zone projetée 132 sous la zone d'échantillonnage requise. Ces facteurs se combinent pour fournir cela en vue d'une efficacité optimale, la taille de la deuxième ouverture 106 doit être égale à la zone d'échantillonnage souhaitée, et la longueur de cavité doit être telle que la zone projetée 132 est égale à la taille de la deuxième ouverture 106. 20 De préférence, la zone de la deuxième ouverture 106 de la cavité réfléchissante 102 est au moins deux fois plus grande que celle de la première ouverture 104. La FIG. 2 illustre un deuxième exemple de mode de réalisation du dispositif de collecte et de distribution de lumière. Ici, le dispositif de collecte et de distribution de lumière 200 comprend une cavité réfléchissante 202 ayant une structure similaire à celle de la cavité 25 réfléchissante 102 de la FIG. 1, ainsi qu'un réceptacle 218 qui est configuré pour recevoir une ou plusieurs fibres optiques ou faisceaux de fibres optiques 220. La fibre optique ou faisceau de fibres optiques se termine au niveau de la proximité d'une première ouverture 204 de la cavité réfléchissante 202 de manière à distribuer la lumière d'excitation provenant d'une source de lumière (non illustrée) dans la cavité réfléchissante 202. De façon similaire à celle illustrée sur la 8 3058792 figure FIG. 1, la lumière d'excitation 214 excite la dispersion Raman à partir de l'échantillon 208 au niveau d'une deuxième ouverture 206 de la cavité réfléchissante 202. La cavité réfléchissante 202 réfléchit toute lumière d'excitation et toute lumière dispersée Raman 216 dispersée depuis l'échantillon à moins que la lumière d'excitation et la lumière dispersée Raman 216 n'émettent 5 depuis la première ouverture 204 pour être collectées par les fibres 220 puis mesurées avec un dispositif à spectromètre (non illustré) afin d'obtenir un spectre Raman de l'échantillon 208, ou ne soient redispersées par l'échantillon 208 au niveau de la deuxième ouverture 206. Le faisceau de fibres 220 peut comprendre de multiples fibres optiques 222. Une partie des fibres, par exemple la fibre au centre du faisceau peut être utilisée pour distribuer la lumière d'excitation 10 alors que l'autre partie des fibres, par exemple les fibres à la périphérie du faisceau peut être utilisée pour collecter la lumière dispersée Raman. La cavité réfléchissante du dispositif de collecte et de distribution de lumière peut prendre différentes formes, par exemple forme cylindrique, forme conique, forme sphérique ou forme paraboloïdale, etc. Selon une légère variante du dispositif de collecte et de distribution de 15 lumière telle qu'illustrée sur la FIG. 3, la cavité réfléchissante 302 du dispositif de collecte et de distribution de lumière 300 est de forme sphérique ou paraboloïdale. La forme spéciale peut favorablement réfléchir la lumière dans certaines directions augmentant donc l'efficacité d'excitation et de collecte de la dispersion Raman dans ces directions. De plus, la cavité réfléchissante 302 peut comprendre une fenêtre optique 324 couvrant sa deuxième ouverture 306, 20 empêchant ainsi la surface de la cavité d'être contaminée en provenance de l'échantillon 308. La fenêtre optique 324 peut être une membrane flexible de telle sorte que la deuxième ouverture 306 de la cavité réfléchissante 302 peut s'adapter à des surfaces d'échantillon de diverses formes. La fenêtre optique 324 est de préférence transparente à la lumière d'excitation et à la lumière dispersée Raman, et l'épaisseur de la fenêtre optique 324 doit être assez mince pour éviter de 25 causer une perte d'insertion excessive à la lumière d'excitation et à la lumière dispersée Raman. En sélectionnant un matériau approprié pour la fenêtre optique 324, il est également possible d'utiliser la dispersion Raman provenant de la fenêtre optique comme référence pour étalonner la longueur d'onde (ou décalage Raman) du spectre Raman mesuré. 9 3058792 Selon encore une autre variante du dispositif de collecte et de distribution de lumière, la position relative des première et deuxième ouvertures de la cavité réfléchissante peut être ajustée. Par exemple, la première ouverture peut être désaxée du centre de la deuxième ouverture de telle sorte que la lumière d'excitation éclaire obliquement l'échantillon. La cavité réfléchissante peut 5 avoir une ouverture supplémentaire pour sortir la lumière dispersée Raman. La position de cette ouverture sur la cavité réfléchissante peut être optimisée, par exemple, pour minimiser le pourcentage collecté du signal de dispersion Raman depuis le matériau de surface de l'échantillon et maximiser le pourcentage collecté du signal de dispersion Raman provenant du matériau de sous-surface de l'échantillon. En variante, l'ouverture supplémentaire peut être 10 utilisée pour distribuer une autre lumière d'excitation de longueur d'onde différente afin d'exciter la dispersion Raman depuis l'échantillon. De plus, la cavité réfléchissante peut être remplie d'un milieu optique, tel qu'un milieu gazeux ou liquide, pour modifier la propriété optique de la lumière d'excitation et la lumière Raman. La FIG. 4 illustre un schéma d'utilisation du premier exemple de mode de réalisation du 15 dispositif de collecte et de distribution de lumière pour mesurer la dispersion Raman transmissive d'un échantillon à dispersion diffuse. Dans cet exemple, deux de ces dispositifs sont utilisés. Un premier dispositif est utilisé pour distribuer la lumière d'excitation sur un premier côté de l'échantillon, et un autre dispositif est utilisé pour collecter la lumière dispersée Raman provenant du côté opposé de l'échantillon. En se référant à la FIG. 4, le dispositif de distribution 20 de lumière 400 comporte un réceptacle 418 pour recevoir une sonde 420 et une cavité réfléchissante 402 avec sa première ouverture 404 en communication avec la sonde 420 pour recevoir la lumière d'excitation 414. La deuxième ouverture 406 du dispositif de distribution de lumière 400 est appliquée près d'un premier côté de l'échantillon 408 de telle sorte que la cavité réfléchissante 402 du dispositif de distribution de lumière 400 forme sensiblement une enceinte 25 couvrant une grande zone de l'échantillon pour exciter la lumière dispersée Raman 416 de celui-ci. Le dispositif de collecte de lumière 430 comporte une cavité réfléchissante 432 avec sa deuxième ouverture 436 appliquée sur le côté opposé de l'échantillon 408 de telle sorte que la cavité réfléchissante 432 collecte la lumière dispersée Raman qui se transmet à travers l'échantillon 408 et la distribue à travers la première ouverture 434 de la cavité réfléchissante 10 3058792 432 à une sonde 440 pour être analysée par un dispositif à spectromètre (non illustré). La cavité réfléchissante 402 du dispositif de distribution de lumière 400 améliore l'efficacité de collecte et d'excitation Raman en réfléchissant de retour dans l'échantillon la majorité de lumière d'excitation et de lumière dispersée Raman qui sont dispersées de retour par l'échantillon jusqu'à ce qu'elles soient transmises à travers l'échantillon. La cavité réfléchissante 432 du dispositif de distribution de lumière 430 fonctionne de façon similaire en réfléchissant de retour toute lumière d'excitation et toute lumière dispersée Raman qui ne tombent pas sur son ouverture de sortie, c'est-à-dire la première ouverture 434. Selon une légère variante du présent schéma, le dispositif de distribution de lumière 400 peut également être utilisé pour collecter la lumière Raman 10 dispersée de retour en provenance de l'échantillon 408 d'une manière similaire à celle illustrée sur la FIG. 1. Le spectre de la lumière Raman dispersée de retour et la lumière Raman dispersée vers l'avant peuvent être utilisées ensemble pour analyser la composition de l'échantillon 408. La FIG. 5 illustre un schéma légèrement différent d'utilisation du premier exemple de mode de réalisation du dispositif de collecte et de distribution de lumière pour mesurer la 15 dispersion Raman transmissive d'un échantillon à dispersion diffuse. Ici, la lumière d'excitation 514 est directement distribuée sur un premier côté de l'échantillon 508 afin d'exciter la lumière dispersée Raman 516 depuis l'échantillon. La lumière d'excitation 514 peut être collimatée, ou converge ou diverge. Un dispositif de collecte de lumière 530 ayant une conception similaire à celle illustrée sur la FIG. 1 est employé pour collecter la lumière dispersée Raman 516 qui se 20 transmet à travers l'échantillon 508. D'une manière similaire, le dispositif de collecte et de distribution de lumière tel qu'illustré sur la FIG. 2 et la FIG. 3 peut être utilisé pour mesurer la dispersion Raman transmissive d'échantillons transparents ou à dispersion diffuse. La FIG. 6 illustre un troisième exemple de mode de réalisation du dispositif de collecte et 25 de distribution de lumière. Ici le dispositif de collecte et de distribution de lumière 600 comprend une cavité réfléchissante 602 qui est formée par un matériau optique plein 603 ayant un revêtement réfléchissant 601. Le revêtement réfléchissant 601 comporte deux orifices, qui forment la première ouverture 604 et la deuxième ouverture 606 de la cavité réfléchissante 602. Le dispositif de collecte et de distribution de lumière 600 comprend en outre un réceptacle 618 11 3058792 qui est configuré pour recevoir une sonde 620. La sonde 620 reçoit la lumière d'excitation provenant d'une source de lumière et concentre la lumière d'excitation au niveau de la première ouverture 604 de la cavité réfléchissante 602 et distribue ainsi la lumière d'excitation 614 dans la cavité réfléchissante 602. D'une façon similaire à celle illustrée sur la FIG. 1, la lumière 5 d'excitation 614 excite la dispersion Raman provenant de l'échantillon 608 au niveau de la deuxième ouverture 606 de la cavité réfléchissante 602. La cavité réfléchissante 602 réfléchit toute lumière d'excitation et toute lumière dispersée Raman 616 dispersée depuis l'échantillon à moins que la lumière d'excitation et la lumière dispersée Raman 616 n'émettent depuis la première ouverture 604 pour être collectées par la sonde 620 puis mesurées avec un dispositif à 10 spectromètre (non illustré) afin d'obtenir un spectre Raman de l'échantillon 608, ou ne soient redispersées par l'échantillon 608 au niveau de la deuxième ouverture 606. Le matériau optique 603 est de préférence transparent à la lumière d'excitation 614 et à la lumière dispersée Raman 616. Il peut avoir un profil d'indice de réfraction qui est spatialement hétérogène, entraînant donc des changements dans la direction de propagation de la lumière d'excitation et de la lumière 15 Raman. Comme exemple, le matériau optique 603 peut avoir un profil d'indice de gradient (GRIN) ayant une variation parabolique d'indice de réfraction de telle sorte qu'il sert de lentille optique. Quand la longueur focale réelle de cette lentille GRIN est égale à la longueur de la cavité réfléchissante 602, la lumière d'excitation 614 provenant de la première ouverture 604 est collimatée par la lentille GRIN quand elle atteint la deuxième ouverture 606, ce qui augmente à 20 son tour la profondeur de pénétration de la lumière d'excitation dans l'échantillon 608. La FIG. 7 illustre une légère variante du troisième exemple de mode de réalisation du dispositif de collecte et de distribution de lumière. Selon cette variante, le dispositif de collecte et de distribution de lumière 700 comprend une cavité réfléchissante 702 qui est formée par un matériau optique plein 703 ayant une surface d'extrémité incurvée 726. La surface d'extrémité 25 726 et les autres surfaces 701 du matériau optique 703 peuvent avoir des revêtements réfléchissants qui réfléchissent à différentes longueurs d'onde. Comme exemple, la surface d'extrémité 726 peut réfléchir la lumière d'excitation et les autres surfaces 701 peuvent réfléchir la lumière Raman de telle sorte que la lumière d'excitation et la lumière Raman soient réfléchies par deux cavités réfléchissantes de forme différente. 12 3058792 La FIG. 8 et la FIG. 9 illustrent deux exemples d'utilisation du dispositif de collecte et de distribution de lumière pour mesurer les spectres Raman d'échantillons à dispersion diffuse contenus dans des récipients de dispersion diffuse. La FIG. 8a illustre le spectre Raman de poudre de benzoate de sodium contenue dans une 5 bouteille en plastique blanc, qui est mesuré à l'aide d'un dispositif de collecte et de distribution de lumière tel qu'illustré sur la FIG. 1. La FIG. 8b illustre le spectre Raman mesuré de la bouteille en plastique en retirant le dispositif de collecte et de distribution de lumière et concentrant le faisceau laser directement sur la surface de la bouteille en plastique. En étalonnant correctement le spectre de la FIG. 8b puis en soustrayant le spectre étalonné du spectre de la FIG. 10 8a, on peut obtenir un spectre Raman calculé de la poudre de benzoate de sodium comme l'illustre la FIG. 8c. En comparant ce spectre au spectre Raman illustré sur la FIG. 8d, qui est collecté directement à partir de poudre de benzoate de sodium pur, on peut voir que le spectre calculé est assez proche du spectre de la poudre de benzoate de sodium pur. En optimisant l'algorithme mathématique en extrayant le spectre du récipient, il est possible d'améliorer encore 15 la qualité du spectre obtenu de l'échantillon. En variante, une analyse de mélange peut être réalisée directement en utilisant le spectre de la FIG. 8a pour identifier la composition matérielle de l'échantillon dans son ensemble, incluant le récipient et le contenu intérieur. Divers algorithmes d'analyse spectrale de mélange existent pour accomplir de telles tâches. Avec une connaissance antérieure du matériau de récipient, la composition chimique du contenu intérieur 20 peut être déterminée. Selon encore une autre mise en oeuvre, le spectre de récipient de la FIG. 8b peut être désigné comme un composant, et un procédé d'analyse de mélange modifié peut être utilisé pour identifier les composants restants qui composent le spectre de la FIG. 8a. La FIG. 9 illustre la manière dont le dispositif de collecte et de distribution de lumière permet l'identification de matériau au moyen d'une spectroscopie Raman à travers un type 25 différent de matériau de conditionnement, c'est-à-dire une enveloppe en papier kraft. La FIG. 9a illustre le spectre Raman d'un échantillon de D(+)-Glucose contenu dans l'enveloppe en papier kraft mesuré à l'aide d'un dispositif de collecte et de distribution de lumière comme l'illustre la FIG. 1. La FIG. 9b illustre le spectre Raman obtenu sans le dispositif et avec le faisceau d'excitation concentré sur l'enveloppe en papier kraft. La FIG. 9a illustre le spectre Raman de 13 3058792 l'échantillon de D(+)-Glucose obtenu sans l'enveloppe en papier kraft. Ici le spectre de l'enveloppe en papier kraft de la Fig. 9b affiche la signature de cellulose sur un niveau élevé de fluorescence. La signature de la teneur en glucose est presque complètement absente. Par contre, le spectre Raman obtenu avec le dispositif de collecte et de distribution de lumière est presque 5 entièrement de D(+)-Glucose, avec une contribution relativement faible de la cellulose. Dans ce cas, le matériau à l'intérieur du matériau de conditionnement peut être directement identifié par une recherche dans une bibliothèque spectrale. La FIG. 10 illustre la manière dont le dispositif de collecte et de distribution de lumière utilisé dans le mode transmission permet la mesure de la propriété de matériau en vrac. Ici 10 l'échantillon est un comprimé d'ibuprofène (Advil, 200 mg) acheté dans une pharmacie locale. Le comprimé comporte un enrobage de couleur marron. Le spectre de la FIG. 10a est obtenu dans le mode transmission en utilisant la configuration illustrée sur la FIG. 4; le spectre de la FIG. 10b est obtenu dans le mode réflexion en utilisant la configuration illustrée sur la FIG. 1 ; et le spectre de la FIG. 10e est obtenu dans le mode réflexion sans l'aide du dispositif de collecte et 15 de distribution de lumière. Le spectre de la FIG. 10e est constitué d'éléments la plupart issus de l'enrobage du comprimé, alors que le spectre Raman transmissif de la FIG. 10a est presque entièrement constitué du médicament à l'intérieur de l'enrobage. Le spectre de la FIG. 10b est similaire au spectre de la FIG. 10a, mais a une contribution relativement plus élevée de l'enrobage. Pour l'homme du métier, on sait que le mode transmission mesure le signal Raman 20 dans toute l'épaisseur signal de l'échantillon, par conséquent est plus avantageux quand la propriété en vrac de l'échantillon dans son ensemble est à étudier. Dans la précédente spécification, des modes de réalisation spécifiques de la présente invention ont été décrits. Cependant, l'homme du métier se rend compte que divers modifications et changements peuvent être apportés sans s'éloigner de la portée de la présente 25 invention telle qu'exposée dans les revendications ci-dessous. En conséquence, la spécification et les figures sont à considérer dans un sens illustratif plutôt que dans un sens restrictif, et toutes ces modifications sont destinées à être incluses dans la portée de la présente invention. Les bénéfices, avantages, solutions aux problèmes et les éléments qui peuvent amener tout bénéfice, avantage ou solution à se produire ou à devenir plus prononcé ne doivent pas être interprétés 14 3058792 comme des attributs ou éléments critiques, nécessaires ou essentiels d'une partie ou de la totalité des revendications. L'invention est définie uniquement par les revendications annexées incluant tout amendement créé durant l'existence de la présente demande et tous les équivalents de ces revendications telles que publiées. 15 REVENDICATIONS: 1. Dispositif de collecte et de distribution de lumière destiné à mesurer la dispersion Raman à partir d'une grande zone d'un échantillon, le dispositif de distribution et de collecte de lumière comprenant : une cavité réfléchissante ayant une première ouverture et une deuxième ouverture, la première ouverture est configurée pour recevoir de la lumière d'excitation qui se projette sur la deuxième ouverture, la deuxième ouverture est configurée pour être appliquée près de l'échantillon de telle sorte que la cavité réfléchissante forme sensiblement une enceinte couvrant une grande zone de l'échantillon, dans lequel la zone couverte de 10 l'échantillon disperse la lumière d'excitation et génère de la lumière dispersée Raman par celle-ci, et la cavité réfléchissante réfléchit toute lumière d'excitation et toute lumière dispersée Raman dispersée depuis la zone couverte de l'échantillon à moins que ladite lumière d'excitation et ladite lumière dispersée Raman n'émettent depuis la première ouverture pour être mesurées, ou soient redispersées par l'échantillon au niveau de la 15 deuxième ouverture. 2. Dispositif de collecte et de distribution de lumière selon la revendication 1, comprenant en outre un réceptacle configuré pour recevoir une sonde, dans lequel la sonde est configurée pour recevoir la lumière d'excitation provenant d'une source de lumière et distribuer la lumière d'excitation à travers la première ouverture dans la cavité réfléchissante. 20 3. Dispositif de collecte et de distribution de lumière selon la revendication 2, dans lequel la sonde comprend un ou plusieurs composants optiques qui concentrent la lumière d'excitation au niveau de la première ouverture et distribuent ainsi la lumière d'excitation dans la cavité réfléchissante, ainsi que collectent la lumière dispersée Raman émise depuis la première ouverture pour mesure. 25 4. Dispositif de collecte et de distribution de lumière selon la revendication 1, comprenant en outre un réceptacle configuré pour recevoir une ou plusieurs fibres optiques ou faisceaux de fibres optiques qui se terminent à la proximité de la première ouverture et distribuent ainsi la 16 3058792 lumière d'excitation depuis une source de lumière dans la cavité réfléchissante, ainsi que collectent la lumière dispersée Raman émise depuis la première ouverture pour mesure. 5. Dispositif de collecte et de distribution de lumière selon la revendication 1, dans lequel la cavité réfléchissante se compose d'un matériau ayant une réflectivité élevée à la lumière d'excitation et à la lumière dispersée Raman. 6. Dispositif de collecte et de distribution de lumière selon la revendication 1, dans lequel la cavité réfléchissante comporte un revêtement de surface ayant une réflectivité élevée à la lumière d'excitation et à la lumière dispersée Raman. 7. Dispositif de collecte et de distribution de lumière selon la revendication 6, dans lequel le revêtement de surface est un revêtement métallique. 8. Dispositif de collecte et de distribution de lumière selon la revendication 6, dans lequel le revêtement de surface est un revêtement diélectrique. 9. Dispositif de collecte et de distribution de lumière selon la revendication 1, dans lequel la cavité réfléchissante comprend au moins une ouverture supplémentaire. 10. Dispositif de collecte et de distribution de lumière selon la revendication 1, dans lequel la zone de la deuxième ouverture de la cavité réfléchissante est au moins deux fois plus élevée que celle de la première ouverture. 11. Dispositif de collecte et de distribution de lumière selon la revendication 1, comprenant en outre une fenêtre optique couvrant la deuxième ouverture de la cavité réfléchissante, dans lequel la fenêtre optique est transparente à la lumière d'excitation et à la lumière dispersée Raman. 12. Procédé pour mesurer la dispersion Raman à partir d'une grande zone d'un échantillon, le procédé comprenant les étapes consistant à: fournir un dispositif de collecte et de distribution de lumière ayant une cavité réfléchissante pourvue d'une première ouverture et d'une deuxième ouverture ; 17 3058792 appliquer la deuxième ouverture de la cavité réfléchissante près de l'échantillon de telle sorte que la cavité réfléchissante forme sensiblement une enceinte couvrant une grande zone de l'échantillon ; distribuer de la lumière d'excitation à travers la première ouverture à projeter sur la deuxième 5 ouverture de la cavité réfléchissante afin d'exciter la lumière dispersée Raman à partir de la zone couverte de l'échantillon, dans lequel la cavité réfléchissante réfléchit toute lumière d'excitation et toute lumière Raman dispersée depuis la zone couverte de l'échantillon à moins que ladite lumière d'excitation et ladite lumière dispersée Raman n'émettent depuis la première ouverture de la cavité réfléchissante ou ne soient 10 redispersées par l'échantillon au niveau de la deuxième ouverture ; et mesurer la lumière dispersée Raman émise depuis la première ouverture de la cavité réfléchissante afin d'obtenir un spectre Raman de l'échantillon. 13. Procédé selon la revendication 12, dans lequel la cavité réfléchissante se compose d'un matériau ayant une réflectivité élevée à la lumière d'excitation et à la lumière dispersée 15 Raman. 14. Procédé selon la revendication 12, dans lequel la cavité réfléchissante comporte un revêtement de surface ayant une réflectivité élevée à la lumière d'excitation et à la lumière dispersée Raman. 15. Procédé selon la revendication 14, dans lequel le revêtement de surface est un revêtement 20 métallique. 16. Procédé selon la revendication 14, dans lequel le revêtement de surface est un revêtement diélectrique. 17. Procédé selon la revendication 12, dans lequel la zone de la deuxième ouverture est au moins deux fois plus élevée que celle de la première ouverture. 25 18. Procédé pour mesurer la dispersion Raman d'un échantillon à dispersion diffuse ayant une couche de surface et une couche de sous-surface de différents matériaux, le procédé comprenant les étapes consistant à: 18 3058792 fournir un dispositif de collecte et de distribution de lumière ayant une cavité réfléchissante pourvue d'une première ouverture et d'une deuxième ouverture ; appliquer la deuxième ouverture de la cavité réfléchissante près de l'échantillon de telle sorte que la cavité réfléchissante forme sensiblement une enceinte couvrant une grande zone de 5 l' échantillon ; distribuer de la lumière d'excitation à travers la première ouverture à projeter sur la deuxième ouverture de la cavité réfléchissante afin d'exciter la lumière dispersée Raman à partir de la zone couverte de l'échantillon, dans lequel la cavité réfléchissante réfléchit toute lumière d'excitation et toute lumière Raman dispersée depuis la zone couverte de 10 l'échantillon à moins que ladite lumière d'excitation et ladite lumière dispersée Raman n'émettent depuis la première ouverture de la cavité réfléchissante ou ne soient redispersées par l'échantillon au niveau de la deuxième ouverture ; mesurer la lumière dispersée Raman émise depuis la première ouverture de la cavité réfléchissante afin d'obtenir un spectre Raman de l'échantillon qui contient des 15 signatures de la couche de surface ainsi que de la couche de sous-surface de l'échantillon ; et retirer le dispositif de collecte et de distribution de lumière et concentrer la lumière d'excitation sur la couche de surface de l'échantillon afin d'exciter la lumière dispersée Raman depuis la couche de surface, et mesurer la lumière dispersée Raman depuis la 20 couche de surface afin d'obtenir un deuxième spectre Raman de l'échantillon qui contient principalement des signatures de la couche de surface de l'échantillon. 19. Procédé pour mesurer la dispersion Raman d'un échantillon transparent ou à dispersion diffuse, le procédé comprenant les étapes consistant à: distribuer une lumière d'excitation sur un premier côté de l'échantillon afin de générer de la 25 lumière dispersée Raman ; fournir un dispositif de collecte de lumière ayant une cavité réfléchissante pourvue d'une première ouverture et d'une deuxième ouverture ; 19 3058792 appliquer la deuxième ouverture de la cavité réfléchissante du dispositif de collecte de lumière près d'un second côté de l'échantillon de telle sorte que la cavité réfléchissante du dispositif de collecte de lumière forme sensiblement une enceinte couvrant une zone sur le second côté de l'échantillon, dans lequel la lumière d'excitation et la lumière 5 dispersée Raman transmettent au moins partiellement depuis le premier côté vers le second côté de l'échantillon, et la cavité réfléchissante du dispositif de collecte de lumière réfléchit toute lumière d'excitation et toute lumière dispersée Raman dispersée depuis l'échantillon à moins que ladite lumière d'excitation et ladite lumière dispersée Raman n'émettent depuis la première ouverture de la cavité réfléchissante du dispositif 10 de collecte de lumière ou ne soient redispersées par l'échantillon ; et mesurer la lumière dispersée Raman émise depuis la première ouverture de la cavité réfléchissante du dispositif de collecte de lumière afin d'obtenir un spectre Raman de l'échantillon. 20. Procédé selon la revendication 19, dans lequel l'étape de distribution d'une lumière 15 d'excitation sur un premier côté de l'échantillon afin de générer de la lumière dispersée Raman comprend les étapes consistant à: fournir un dispositif de distribution de lumière ayant une cavité réfléchissante pourvue d'une première ouverture et d'une deuxième ouverture ; appliquer la deuxième ouverture de la cavité réfléchissante du dispositif de distribution de 20 lumière près de l'échantillon de telle sorte que la cavité réfléchissante du dispositif de distribution de lumière forme sensiblement une enceinte couvrant une zone sur un premier côté de l'échantillon ; et distribuer de la lumière d'excitation à travers la première ouverture à projeter sur la deuxième ouverture de la cavité réfléchissante du dispositif de distribution de lumière afin d'exciter la 25 lumière dispersée Raman provenant de la zone couverte de l'échantillon, dans lequel la cavité réfléchissante du dispositif de distribution de lumière réfléchit toute lumière d'excitation et toute lumière dispersée Raman dispersée depuis l'échantillon à moins que ladite lumière 20 3058792 d'excitation et ladite lumière dispersée Raman n'émettent depuis la première ouverture de la cavité réfléchissante du dispositif de distribution de lumière ou ne soient redispersées par 1 ' échantillon. 21. Dispositif de collecte et de distribution de lumière pour mesurer la dispersion Raman depuis 5 une grande zone d'un échantillon, le dispositif de collecte et de distribution de lumière comprenant : une cavité réfléchissante formée par un matériau optique plein ayant un revêtement réfléchissant pourvue d'une première ouverture et d'une deuxième ouverture, la première ouverture est configurée pour recevoir la lumière d'excitation qui se projette sur la 10 deuxième ouverture, la deuxième ouverture est configurée pour s'appliquer près de l'échantillon de telle sorte que la cavité réfléchissante forme sensiblement une enceinte couvrant une grande zone de l'échantillon, dans lequel la zone couverte de l'échantillon disperse la lumière d'excitation et génère de la lumière dispersée Raman par celle-ci, et la cavité réfléchissante réfléchit-toute-lumière d'excitation et toute lumière dispersée Raman 15 dispersée depuis la zone couverte de l'échantillon à moins que ladite lumière d'excitation et toute lumière dispersée Raman n'émettent depuis la première ouverture pour être mesurées, ou ne soient redispersées par l'échantillon au niveau de la deuxième ouverture. 22. Dispositif de collecte et de distribution de lumière selon la revendication 21, dans lequel le matériau optique présente un profil à indice de réfraction spatialement hétérogène. 20 21