Abstract

The geometry of adjacent optical fiber sensors to transport the laser beam and Raman signal in Raman spectrometry is simulated and optimized. The theory of the adjacent optical fiber sensors is developed using various models and the interaction depth is calculated. The efficiency vs the interaxes distance, the diameters of the optical fibers, and the angle between the two optical fibers are also given.

© 1986 Optical Society of America

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N. Q. Dao, P. Plaza, Possibilités de mesures à distance et multi-sites par Spectrométrie Raman-Laser avec association de fibres optiques Analusis, 14, 119 (1986).

1984

S. C. Schwab, R. L. McCreery, Versatile, efficient Raman Sampling with Fiber Optics, Anal. Chem., 56, 2199 (1984).

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R. L. McCreery, M. Fleischmann, P. Hendra, Fiber Optic Probe for Remote Raman Spectrometry Anal. Chem., 55, 146 (1983).

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Fiber Optic Probe for Remote Raman Spectrometry Anal. Chem.

R. L. McCreery, M. Fleischmann, P. Hendra, Fiber Optic Probe for Remote Raman Spectrometry Anal. Chem., 55, 146 (1983).

Possibilités de mesures à distance et multi-sites par Spectrométrie Raman-Laser avec association de fibres optiques Analusis

N. Q. Dao, P. Plaza, Possibilités de mesures à distance et multi-sites par Spectrométrie Raman-Laser avec association de fibres optiques Analusis, 14, 119 (1986).

Versatile, efficient Raman Sampling with Fiber Optics, Anal. Chem.

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Other

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Cited By

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Figures (15)

Fig. 1
Fig. 1

Diffusion classique à 90°.

Fig. 2
Fig. 2

Mesure de la rétro-diffusion Raman d’un solide.

Fig. 3
Fig. 3

Représentation et notations de l’optrode à fibres adjacentes.

Fig. 4
Fig. 4

Définition du repère d’un point M à l’intérieur de l’angle solide du faisceau Raman.

Fig. 5
Fig. 5

Efficacité en fonction de la profondeur de pénétration-Modéle I.

Fig. 6
Fig. 6

Efficacité en fonction de la profondeur de pénétration-Modèle II.

Fig. 7
Fig. 7

Efficacité en fonction de la profondeur de pénétration-Modèle III.

Fig. 8
Fig. 8

Efficacité (moyenne des valeurs asymptotiques données par les 3 modèles du champ) en fonction de la distance interaxe D.

Fig. 9
Fig. 9

Optrodes à fibres identiques parallèles.

Fig. 10
Fig. 10

Optrodes à fibres parallèles (collectrices-PCS 600).

Fig. 11
Fig. 11

Optrode à fibres non parallèles.

Fig. 12
Fig. 12

Efficacité en fonction de l’angle entre les fibres.

Fig. 13
Fig. 13

Efficacité en fonction de l’angle entres les fibres.

Fig. 14
Fig. 14

Optrode à 4 fibres collectrices PCS 600 (D = 445 μm): diamètre d’encombrement 1,52 mm, efficacité d’un couple = 0,11 (indice 1,5), hachuré = surface inutilisée (soit 37% de la surface disponible).

Fig. 15
Fig. 15

Optrode à 18 fibres collectrices PCS 200 (D1 = 230 μm, D2 = 450 μm): efficacité d’une fibre de la couche interne = 0,0208, efficacité d’une fibre de la couche externe = 0,00997, hachuré = surface inutilisée (soit 37% de la surface utile).

Tables (2)

Tables Icon

Tableau I Caractéristiques de fibres F.O.I.: L’ouverture numérique théorique est celle calculée à partir des indices de la fibre; L’ouverture numérique effective est celle mesurée après 2 mètres de fibre à 90% de la puissance de sortie; L’ouverture numérique d’équilibre est celle atteinte au bout d’une grande longueur de fibre (quelques centaines de mètres pour les fibres à saut d’indice et quelques kilomètres pour les fibres à gradient d’indice)

Tables Icon

Tableau II Efficacité de différentes optrodes à fibres parallèles

Equations (17)

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sin α = sin ( arctg 1 / 2 × 1 , 8 ) 0 , 27.
Ω = 2 π ( 1 - cos α ) = 2 π [ 1 - 1 - ( 0 , 27 / n ) 2 ] .
d I R = P 0 β N d x d y d z S ,
P c = cylindre diffusant Ω d I R
P C = P 0 β N Ω V S ,
n = 1 ( indice typique d un gaz ) l = 1 mm } E = 0 , 23 sr mm , n = 1 , 5 ( indice typique d un liquide ) l = 1 mm } E = 0 , 10 sr mm .
c o ^ ne 1 _ : e ´ metteur { x 1 2 + y 1 2 z 1 2 tg 2 α 1 x 1 = r 1 cos θ 1 y 1 = r 1 sin θ 1 , z 1 lim z 1 z 1 max O θ 1 2 π , O r 1 z 1 tg α 1 , avec z 1 lim = r 1 / tg α 1 z 1 lim z 1 z 1 max ; c o ^ ne 2 _ : r e ´ cepteur { x 2 = r 2 cos θ 2 , x 2 2 + y 2 2 z 2 2 tg 2 α 2 y 2 = r 2 sin θ 2 , O θ 2 2 π , z 2 z 2 lim = r 2 / tg α 2 O r 2 z 2 tg α 2 , z 2 z 2 lim .
d I 0 = P 0 π r 1 2 · r d r d θ 2 π ( 1 - cos α 1 ) ρ 1 2 ,
I 0 = face sortie fibre 1 d I 0 .
I 0 = r = 0 r = r 1 θ = 0 θ = 2 π test 1 ( r , θ ) d I 0 .
P c = intersection c o ^ ne 1 et c o ^ ne 2 d I R Ω ( M ) ;
Ω ( M ) = r = 0 r = r 2 θ = 0 θ = 2 π test 2 ( r , θ ) c o s φ ρ 2 2 r d r d θ ,
ρ 2 2 = ( x 2 - r cos θ ) 2 + ( y 2 - r sin θ ) 2 + ( z 2 lim - z 2 ) 2 cos φ = z 2 - z 2 lim / ρ .
E = P C / P 0 β N , E = 1 π tg 2 α 1 z 1 = z 1 lim z 1 = z 1 max r 1 = 0 r 1 = z 1 tg α 1 θ 1 = 0 θ 1 = 2 π × [ test 0 ( r 1 , θ 1 , z 1 ) 1 z 1 2 Ω ( r 1 , θ 1 , z 1 ) ] r 1 d r 1 d θ 1 d z 1 ,
E = 1 2 π ( 1 - cos α 1 ) z 1 = z 1 lim z 1 = z 1 max r 1 = 0 r 1 = r 1 tg α 1 θ 1 = 0 θ 1 = 2 π × [ test 0 ( r 1 , θ 1 , z 1 ) 1 d 2 ( r 1 , θ 1 , z 1 ) Ω ( r 1 , θ 1 , z 1 ) ] r 1 d r 1 d θ 1 d z 1 .
E = 1 2 π 2 r 1 2 ( 1 - cos α 1 ) z 1 = z 1 lim z 1 = z 1 max r 1 = 0 r 1 = z 1 tg α 1 θ 1 = 0 θ 1 = 2 π × [ test 0 ( r 1 , θ 1 , z 1 ) F ( r 1 , θ 1 , z 1 ) Ω ( r 1 , θ 1 , z 1 ) ] r 1 d r 1 d θ 1 d z 1 ,
F ( r 1 , θ 1 , z 1 ) = r = 0 r = r 1 θ = 0 θ = 2 π [ test 1 ( r , θ ) · 1 ρ 1 2 ( r 1 , θ 1 , z 1 , r , θ ) ] r d r d θ .

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