Le distributeur français Néréides a étoffé son offre de technologie d’analyse avec celle développée par le hollandais LSE Monitors. Ces systèmes pour la mesure d’ammoniac et du protoxyde d’azote reposent sur un laser à cascade quantique et une technologie photoacoustique.
Le français Néréides, spécialisé dans les solutions de mesure et d’analyse notamment pour les émissions industrielles, la qualité de l’air et de l’eau, a signé un accord de distribution pour la France avec le batave LSE Monitors, accord portant sur la commercialisation d’analyseurs basés sur une technologie photoacoustique. « Nous proposons depuis une quinzaine d’années les chromatographes en phase gazeuse du hollandais Synspec, pour l’analyse des COV [composés organiques volatils, NDLR] en air ambiant et en atelier de travail, rappelle Damien Quénel, ingénieur commercial chez Néréides. Pour la mesure d’autres polluants, qui ne peuvent pas être mesurés par chromatographie, Synspec s’est associé avec son compatriote Sensor Sense* pour créer LSE Monitors en 2007 et développer ces analyseurs pour l’ammoniac NH3 et le protoxyde d’azote N2O. » Il existe une seconde société, la française Aerovia (voir Mesures n° 833), qui utilise un principe photoacoustique pour l’analyse des traces de gaz.
Les molécules excitées créent une surpression
L’offre de LSE Monitors se compose d’un modèle pour la mesure de l’ammoniac (NH3-1700), qui existe en deux versions (applications en air ambiant et à l’émission), et d’un modèle pour la mesure de protoxyde d’azote (N2O-4405). La technologie commune au cœur de ces analyseurs est la suivante. Un faisceau laser infrarouge de longueur d’onde de 10 µm est généré par un laser à cascade quantique qui est constitué d’un empilement de couches minces d’un semi-conducteur. La longueur d’onde de la lumière émise (émission issue par effet tunnel) dépend de l’épaisseur et de la composition de chaque couche mince. Le faisceau laser est envoyé, à travers une fenêtre en séléniure de zinc (ZnSe), dans une cellule de mesure d’une longueur de 10 cm, thermostatée à +35 °C et alimentée en continu avec un échantillon du gaz à analyser, à un débit de 40 ml/min.
En présence d’ammoniac, ou de protoxyde d’azote, dans le gaz, les molécules passent dans un état vibrationnel excité, via l’absorption de l’énergie du faisceau laser, ce qui accroît les collisions avec les autres molécules présentes dans le gaz et crée de la chaleur. L’augmentation de la température s’accompagne alors d’une légère surpression à l’intérieur de la cellule de mesure. L’intensité du faisceau étant modulée à une fréquence acoustique (1 600 Hz), la modulation résultante de la pression peut être mesurée par trois microphones. On en déduit la concentration d’ammoniac (ou de protoxyde d’azote) dans le gaz, car l’amplitude de modulation est proportionnelle à la concentration.
Une maintenance réduite au maximum
En ce qui concerne les caractéristiques techniques, citons une étendue de mesure comprise entre 0 et 8 ppm (NH3-1700) ou 0 et 10 ppm (N2O-4405) – l’étendue peut être portée à 80 ou 200 ppm – , une limite de détection basse respective de 1 ppb et 5 ppb, une précision respective de 2 et 5 ppb, une résolution temporelle respective de 120 s ou de 90 s, résolution qui peut descendre à 3 s avec les versions NH3-1710 et N2O-4410. Le temps d’analyse est inférieur à 10 ou 5 min (NH3-1700), voire à 2 min (N2O-4405). En plus d’un logiciel intégré fonctionnant sous Windows, l’utilisateur peut compter sur des entrées et sorties analogiques et des entrées et sorties numériques, ainsi que des interfaces Ethernet, RS-232 et USB.
Parmi les avantages avancés par le constructeur, les analyseurs sont robustes (absence de filtre à poussières dans un environnement propre, par exemple) et relativement économiques. Ils ne requièrent d’ailleurs pratiquement aucune maintenance grâce à l’absence de consommables et de gaz d’étalonnage. LSE Monitors conseille un étalonnage au maximum tous les six mois et a même développé des options dans le logiciel pour aider à simplifier encore la procédure d’étalonnage. « En plus de tous ces atouts, les analyseurs de LSE Monitors nous ont semblé être une alternative intéressante et facile d’utilisation (transportable) aux méthodes traditionnelles (la chimiluminescence pour ammoniac n’est pas satisfaisante, les équipements mettant en œuvre une cavité optique sont très chers) », conclut Damien Quénel.
Cédric Lardière
