Instrumentation optique : zoom sur la mesure par fluorescence

Avec l’idée de mieux faire connaître notre métier et les technologies que nous mettons en oeuvre, EVOSENS a décidé de publier une série d’articles sur les systèmes de mesure de fluorescence. Cet article est le premier de cette série et décrit les principes de base du phénomène de fluorescence. Bonne lecture !

Le principe de fluorescence

La fluorescence est un phénomène physique qui résulte d’une interaction particulière entre la matière et une source de lumière incidente. La fluorescence est une émission lumineuse spontanée successive à l’excitation d’électrons contenus dans la matière par une source d’excitation.

La longueur d’onde d’émission est le plus souvent supérieure à celle d’excitation mais peut également être inférieure à celle-ci, notamment lors de l’utilisation d’excitation à deux photons.

Il existe en pratique deux méthodes de mise en œuvre de mesure par fluorescence.

La première méthode utilise une propriété naturelle du composé recherché, appelée l’autofluorescence. Celle-ci existe pour un certain nombre de composés organiques notamment mais aussi pour différents matériaux (verre, colle, traitement…), et à des niveaux d’intensité très variés.

Il s’agit d’une mesure directe sur le composé, que l’on excite à une longueur d’onde (le plus souvent comprise dans un spectre de l’UV au vert) et qui réémet naturellement. Dans certains cas, le niveau de cette autofluorescence est suffisamment important et assez éloigné de la longueur d’onde d’excitation pour être mesuré directement.

Lorsque ce n’est pas le cas, une seconde méthode est utilisée. Elle consiste à utiliser des marqueurs ayant une réponse en fluorescence connue, assez importante en intensité et à des longueurs d’ondes plus éloignées de l’autofluorescence. Ces marqueurs sont nommés fluorophore ou fluorochrome. Ces marqueurs sont des molécules ajoutées à l’échantillon à analyser et ayant la propriété de se fixer sur certaines molécules à l’extrémité d’une chaîne. Ainsi ce sont les marqueurs qui deviennent les révélateurs de la présence des composants à mesurer.

La fluorescence est utilisée pour détecter des traces de molécules organiques. Ici, appliquée à la détection d’empreintes (source police-scientifique.com)

La mesure de fluorescence

Afin de réaliser un système de mesure par fluorescence d’un échantillon, il est nécessaire de connaître au préalable les caractéristiques de celui-ci, à savoir sa courbe d’absorption et sa courbe d’émission. Cela permet de déterminer la source qui sera utilisée pour exciter l’échantillon ainsi que les longueurs d’ondes d’analyse du signal émis.

Principe général de mesure par fluorescence. (Source : Evosens)

Ces données sont parfois disponibles dans la littérature, il faut sinon les déterminer en laboratoire en pratiquant des mesures spectro-fluorimétriques par exemple, qui doivent permettre de déterminer les spectres d’excitation et d’émission d’une espèce donnée.

C’est une fois que ces caractéristiques photo-biologiques et/ou photo-chimiques ont été déterminées par le client, qu’EVOSENS applique ses compétences en photonique pour concevoir et développer le système de mesure opto-électronique qui permettra d’analyser les échantillons sur site.

L’architecture finale du système dépend de nombreux paramètres tels que les milieux à analyser (solide, liquide, gaz), l’encombrement disponible, l’environnement de mesure, le budget cible, les informations souhaitées…

Différents exemples d’applications et de développements réalisés par Evosens vous seront présentés dans des articles à venir, suivez nous sur Linkedin pour les découvrir dés leur publication !

Evosens – 19/04/2024

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