CH719928A2 - Photo-acoustic analyzer. - Google Patents

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CH719928A2
CH719928A2 CH000897/2022A CH8972022A CH719928A2 CH 719928 A2 CH719928 A2 CH 719928A2 CH 000897/2022 A CH000897/2022 A CH 000897/2022A CH 8972022 A CH8972022 A CH 8972022A CH 719928 A2 CH719928 A2 CH 719928A2
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Rey Julien
Sigrist Markus
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Rey Julien
Sigrist Markus
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Abstract

La présente invention concerne un dispositif de mesure photo-acoustique comprenant une chambre photo-acoustique, une source d'ondes électromagnétiques modulées (51) et au moins un transducteur acoustique (533). L'énergie des ondes électromagnétiques modulées excite plusieurs modes acoustiques dont au moins un possède des régions ayant des amplitudes de signes opposés. Ledit mode est excité de façon à empêcher une compensation complète de ses composantes positives et négatives, générant ainsi un signal photo-acoustique. L'utilisation de rapports entre l'intensité de ce mode et celle d'autres modes conduit à une mesure robuste d'espèces chimiques. L'invention concerne également une utilisation d'un tel dispositif pour l'analyse d'espèces chimiques.The present invention relates to a photo-acoustic measuring device comprising a photo-acoustic chamber, a source of modulated electromagnetic waves (51) and at least one acoustic transducer (533). The energy of modulated electromagnetic waves excites several acoustic modes, at least one of which has regions having amplitudes of opposite signs. Said mode is excited so as to prevent complete compensation of its positive and negative components, thus generating a photo-acoustic signal. Using ratios between the intensity of this mode and that of other modes leads to robust measurement of chemical species. The invention also relates to a use of such a device for the analysis of chemical species.

Description

Domaine techniqueTechnical area

[0001] La présente invention concerne un dispositif photo-acoustique de détection et de mesure d'espèces chimiques. [0001] The present invention relates to a photo-acoustic device for detecting and measuring chemical species.

Etat de la techniqueState of the art

[0002] Il est connu par les demandes de brevets US3820901, US3938365 et EP0855592, des systèmes photo-acoustiques permettant la mesure d'espèces gazeuses. Ceux-ci utilisent une source d'ondes électromagnétiques modulée en amplitude et dont la longueur d'onde émise est adaptée aux espèces à mesurer; lesdites espèces étant au sein d'un gaz se trouvant dans une chambre équipée d'un transducteur acoustique. Les espèces à mesurer présentes dans le gaz et ayant une bande d'absorption dans la gamme de longueurs d'onde émise par la source d'ondes électromagnétiques, sont ainsi excitées et vont transférer l'énergie acquise au milieu gazeux générant ainsi un signal acoustique. Ce signal acoustique a une fréquence correspondant à la fréquence de modulation de la source et une amplitude qui dépend de la concentration des espèces ayant absorbé l'énergie des ondes électromagnétiques et de l'intensité de la source d'ondes électromagnétiques. La mesure de ce signal acoustique via un transducteur adapté, par exemple un microphone, permet ainsi la détection et la quantification d'une espèce chimique donnée. La sélectivité de l'analyse provient du fait que la position en longueur d'onde des bandes d'absorption varie suivant les espèces chimiques ce qui permet de cibler une espèce particulière en choisissant la gamme de longueurs d'onde émise par la source d'ondes électromagnétiques. Afin d'augmenter la sélectivité de tels analyseurs (aussi appelés analyseur photo-acoustiques), ceux-ci utilisent souvent des sources laser ou des filtres optiques afin de limiter la bande passante, en longueur d'onde, de la source des ondes électromagnétiques. D'autres analyseurs photo-acoustiques utilisent la corrélation spectrale optique pour sélectionner l'espèce chimique à analyser, de tels analyseurs sont décrits, par exemple, dans les articles suivants: Luft KF, Z. Tech. Phys. 5 pages 97 à 104 (1943), Fastie WG et Pfund AH, J. Opt. Soc. Am. 37 pages 762 à 768 (1947) ainsi que Rey JM et Sigrist MW, Rev Sci. Instrum. 78 article No 063104 (2007). Différents types de détecteurs photo-acoustiques ont été décrits dans l'article de Miklôs A, Hess P et Bozôki Z, Rev. of Sci. Instrum. 74 pages 1937 à 1955 (2001) et dans celui de Schmid T, Anal. Bioanal. Chem. 384 pages 1071 à 1086 (2006). L'utilisation de cavités acoustiques résonnantes en tant que chambres photo-acoustiques contenant le gaz à mesurer y est, en outre, décrite. De telles chambres présentent l'avantage d'amplifier le signal acoustique et par-là augmentent la sensibilité du dispositif photo-acoustique lorsque la source d'ondes électromagnétiques est modulée à une fréquence proche de ou égale à la fréquence de résonance desdites chambres. Lorsque l'onde acoustique d'une chambre ou son contenu oscille à une fréquence de résonance donnée, l'oscillation a lieu sur un mode acoustique propre, aussi nommé mode normal ou simplement mode dans la suite du texte. Pour un mode donné, les composantes spatiales et temporelles de l'oscillation acoustique peuvent être représentées séparément. Chaque mode peut donc être caractérisé ou représenté par la distribution spatiale de l'amplitude de sa pression acoustique, la pression acoustique représentant la déviation de pression par rapport à la pression moyenne dans la chambre. Les modes normaux sont déterminés principalement par les propriétés physiques du milieu, par les conditions aux limites et la géométrie des chambres ou des systèmes résonnants. Dans la suite de l'exposé de l'invention, un mode doit être compris comme la distribution spatiale de l'amplitude de pression acoustique pour un système oscillant à une fréquence proche ou égale à l'une de ses fréquences de résonance. Pour les analyseurs photo-acoustiques, différents types de résonances acoustiques ont été proposés: longitudinales, axiales, radiales, azimutales et résonance de Helmholtz. [0002] It is known from patent applications US3820901, US3938365 and EP0855592, photo-acoustic systems allowing the measurement of gaseous species. These use a source of electromagnetic waves modulated in amplitude and whose emitted wavelength is adapted to the species to be measured; said species being within a gas located in a chamber equipped with an acoustic transducer. The species to be measured present in the gas and having an absorption band in the range of wavelengths emitted by the electromagnetic wave source, are thus excited and will transfer the energy acquired to the gaseous medium, thus generating an acoustic signal . This acoustic signal has a frequency corresponding to the modulation frequency of the source and an amplitude which depends on the concentration of the species having absorbed the energy of the electromagnetic waves and on the intensity of the source of electromagnetic waves. Measuring this acoustic signal via a suitable transducer, for example a microphone, thus allows the detection and quantification of a given chemical species. The selectivity of the analysis comes from the fact that the wavelength position of the absorption bands varies depending on the chemical species, which makes it possible to target a particular species by choosing the range of wavelengths emitted by the source. electromagnetic waves. In order to increase the selectivity of such analyzers (also called photo-acoustic analyzers), they often use laser sources or optical filters in order to limit the bandwidth, in wavelength, of the source of the electromagnetic waves. Other photoacoustic analyzers use optical spectral correlation to select the chemical species to analyze, such analyzers are described, for example, in the following articles: Luft KF, Z. Tech. Phys. 5 pages 97 to 104 (1943), Fastie WG and Pfund AH, J. Opt. Soc. Am. 37 pages 762 to 768 (1947) as well as Rey JM and Sigrist MW, Rev Sci. Instrument. 78 Article No. 063104 (2007). Different types of photo-acoustic detectors have been described in the article by Miklôs A, Hess P and Bozôki Z, Rev. of Sci. Instrument. 74 pages 1937 to 1955 (2001) and in that of Schmid T, Anal. Bioanal. Chem. 384 pages 1071 to 1086 (2006). The use of resonant acoustic cavities as photoacoustic chambers containing the gas to be measured is also described. Such chambers have the advantage of amplifying the acoustic signal and thereby increasing the sensitivity of the photo-acoustic device when the source of electromagnetic waves is modulated at a frequency close to or equal to the resonance frequency of said chambers. When the acoustic wave of a room or its contents oscillates at a given resonance frequency, the oscillation takes place in its own acoustic mode, also called normal mode or simply mode in the rest of the text. For a given mode, the spatial and temporal components of the acoustic oscillation can be represented separately. Each mode can therefore be characterized or represented by the spatial distribution of the amplitude of its acoustic pressure, the acoustic pressure representing the pressure deviation relative to the average pressure in the room. The normal modes are determined mainly by the physical properties of the medium, by the boundary conditions and the geometry of the chambers or resonant systems. In the remainder of the presentation of the invention, a mode must be understood as the spatial distribution of the acoustic pressure amplitude for a system oscillating at a frequency close to or equal to one of its resonance frequencies. For photo-acoustic analyzers, different types of acoustic resonances have been proposed: longitudinal, axial, radial, azimuthal and Helmholtz resonance.

[0003] De manière générale, un signal photo-acoustique étant proportionnel à l'intensité de la source d'ondes électromagnétiques utilisée, un dispositif de mesure de cette intensité est nécessaire afin de permettre la normalisation dudit signal photo-acoustique et d'obtenir ainsi un signal normalisé permettant la quantification des espèces chimiques à mesurer. La mesure de l'intensité de la source d'ondes électromagnétiques est généralement basée sur l'utilisation de photodiodes à semiconducteur, de détecteurs pyroélectriques ou thermoélectriques. [0003] In general, a photo-acoustic signal being proportional to the intensity of the electromagnetic wave source used, a device for measuring this intensity is necessary in order to allow the normalization of said photo-acoustic signal and to obtain thus a standardized signal allowing the quantification of the chemical species to be measured. Measuring the intensity of the electromagnetic wave source is generally based on the use of semiconductor photodiodes, pyroelectric or thermoelectric detectors.

Exposé et avantage de l'inventionPresentation and advantage of the invention

[0004] Le but de la présente invention est de proposer un dispositif de mesure photo-acoustique pour des espèces chimiques en phase gazeuse et/ou en contact avec une phase gazeuse. Ledit dispositif est simple, peu encombrant, facilement adaptable à la détection de diverses espèces chimiques et un de ses avantages provient de sa sélectivité accrue et obtenue sans nécessiter l'utilisation de sources d'ondes électromagnétiques à faible bande passante ni de filtres optiques à faible passante. Un autre avantage dudit dispositif est qu'il peut se passer de dispositif séparé de mesure de l'intensité émise par la source d'ondes électromagnétiques utilisée. Un autre avantage dudit dispositif provient de sa faible sensibilité aux variations et dérives tant en intensité qu'en longueur d'onde de la source d'ondes électromagnétiques utilisée. Un autre avantage dudit dispositif provient de sa faible sensibilité aux dérives du/des transducteur(s) acoustique(s) utilisé(s). D'autres caractéristiques et avantages de l'invention par rapport à l'état actuel de la technique apparaîtront dans les modes de réalisation préférentiels de l'invention. [0004] The aim of the present invention is to propose a photo-acoustic measuring device for chemical species in the gas phase and/or in contact with a gas phase. Said device is simple, compact, easily adaptable to the detection of various chemical species and one of its advantages comes from its increased selectivity and obtained without requiring the use of sources of electromagnetic waves with low bandwidth or optical filters with low bandwidth. passing. Another advantage of said device is that it can do without a separate device for measuring the intensity emitted by the source of electromagnetic waves used. Another advantage of said device comes from its low sensitivity to variations and drifts both in intensity and in wavelength of the electromagnetic wave source used. Another advantage of said device comes from its low sensitivity to drift from the acoustic transducer(s) used. Other characteristics and advantages of the invention compared to the current state of the art will appear in the preferred embodiments of the invention.

[0005] Ce but est obtenu par un dispositif photo-acoustique selon une quelconque des revendications 1 à 9. La chambre photo-acoustique dudit dispositif est pourvue d'orifices équipés de fermetures permettant l'introduction des espèces gazeuses, liquides ou solides requises suivant les différents modes de réalisation de l'invention. Au moins une source d'énergie électromagnétique, provenant par exemple d'un laser, d'une diode électroluminescente (LED), d'un corps noir ou de la désexcitation radiative d'atomes ou de molécules préalablement excités, émettant au moins une longueur d'onde correspondant à au moins une bande d'absorption de l' ou des espèce(s) chimique(s) à mesurer est utilisée afin de générer un signal acoustique dans ladite chambre photo-acoustique. Un ou des faisceau(x) d'ondes électromagnétiques issu(s) de la source des ondes électromagnétique est/sont modulé(s) en amplitude, ou en fréquence ou spatialement de façon à contenir, simultanément ou successivement, au moins une ou des fréquence(s) correspondant à un ou plusieurs mode(s) de la chambre photo-acoustiques. Cette modulation peut être générée, par exemple, par modulation directe du courant excitant la source d'onde électromagnétique ou par l'utilisation d'un hacheur (chopper) ou par l'utilisation d'un ou de plusieurs miroir(s) oscillant(s). [0005] This aim is obtained by a photo-acoustic device according to any one of claims 1 to 9. The photo-acoustic chamber of said device is provided with orifices equipped with closures allowing the introduction of the gaseous, liquid or solid species required according to the different embodiments of the invention. At least one source of electromagnetic energy, for example coming from a laser, a light-emitting diode (LED), a black body or the radiative de-excitation of previously excited atoms or molecules, emitting at least one length wave corresponding to at least one absorption band of the chemical species(s) to be measured is used to generate an acoustic signal in said photo-acoustic chamber. One or more beam(s) of electromagnetic waves coming from the source of the electromagnetic waves is/are modulated in amplitude, or in frequency or spatially so as to contain, simultaneously or successively, at least one or more frequency(s) corresponding to one or more mode(s) of the photo-acoustic chamber. This modulation can be generated, for example, by direct modulation of the current exciting the electromagnetic wave source or by the use of a chopper or by the use of one or more oscillating mirror(s). s).

[0006] Ledit ou lesdits faisceau(x) d'énergie électromagnétique est/sont conduit(s) dans la chambre photo-acoustique via une ou plusieurs fenêtres transparentes pour les longueurs d'onde utiles. A l'intérieur de la chambre photo-acoustique, une partie de l'énergie électromagnétique est absorbée par l' ou les espèce(s) chimique(s) à mesurer qui, en se désexcitant, va/vont transmettre son/leur énergie(s) au gaz qui l'/les entoure générant ainsi une onde acoustique. L'onde acoustique ainsi générée est ensuite détectée à l'aide d'au moins un transducteur acoustique tel que, par exemple, un microphone optique, à électret, à condensateur, à élément piézo-électrique ou piézo-résistif. Le signal provenant du/des transducteur(s) acoustique(s) est ensuite traité selon les méthodes connues par les personnes de l'art, ces traitements inclus par exemple: la détection en phase (Lockin), les diverses transformées (par exemple: Fourier ou Laplace), la filtration analogique ou digitale, le moyennage et la digitalisation. Lorsque la chambre photo-acoustique est équipée de plusieurs transducteurs acoustiques, une ou des combinaison(s) linéaire(s) des amplitudes des signaux issus desdits transducteurs acoustiques peut/peuvent être formée(s) et être utilisée(s), en lieu et place des amplitudes elles-mêmes, pour la mesure de l'ou des espèce(s) chimique(s) à mesurer. Dans les cas les plus simples, de telles combinaisons linéaires peuvent être obtenues en additionnant ou soustrayant directement, avant ou après démodulation, les signaux des transducteurs acoustiques. Said beam(s) of electromagnetic energy is/are conducted into the photo-acoustic chamber via one or more transparent windows for the useful wavelengths. Inside the photo-acoustic chamber, part of the electromagnetic energy is absorbed by the chemical species(s) to be measured which, by de-energizing, will transmit its/their energy ( s) to the gas which surrounds it/them thus generating an acoustic wave. The acoustic wave thus generated is then detected using at least one acoustic transducer such as, for example, an optical, electret, condenser, piezoelectric or piezoresistive element microphone. The signal coming from the acoustic transducer(s) is then processed according to methods known to those skilled in the art, these treatments including for example: phase detection (Lockin), the various transforms (for example: Fourier or Laplace), analog or digital filtration, averaging and digitalization. When the photo-acoustic chamber is equipped with several acoustic transducers, one or more linear combination(s) of the amplitudes of the signals coming from said acoustic transducers can be formed and used, instead of places the amplitudes themselves, for the measurement of the chemical species(s) to be measured. In the simplest cases, such linear combinations can be obtained by directly adding or subtracting, before or after demodulation, the signals from the acoustic transducers.

[0007] Dans un dispositif photo-acoustique et pour un mode donné, l'amplitude de l'onde acoustique générée dépend de l'intensité des ondes électromagnétiques incidentes et dépend de l'endroit où l'énergie électromagnétique d'excitation est absorbée. Chaque mode ayant une fréquence de résonance propre, il est possible d'exciter un ou plusieurs mode(s) en utilisant des ondes électromagnétiques modulées ou pulsées de sorte à contenir une ou des fréquence(s) proche(s) ou égale(s) à celle(s) du ou des mode(s) considéré(s). [0007] In a photo-acoustic device and for a given mode, the amplitude of the acoustic wave generated depends on the intensity of the incident electromagnetic waves and depends on the location where the electromagnetic excitation energy is absorbed. Each mode having its own resonant frequency, it is possible to excite one or more mode(s) using modulated or pulsed electromagnetic waves so as to contain one or more frequency(s) close to or equal to it. to those of the mode(s) considered.

[0008] Ainsi, à titre d'exemple, pour un tube cylindrique fermé aux deux extrémités le mode fondamental longitudinal présente un noeud de pression acoustique au centre du cylindre. Ce noeud (ou plus précisément le plan passant par ce noeud et perpendiculaire à l'axe du cylindre) sépare le cylindre en deux régions (appelée demi-cylindre gauche et demi-cylindre droit dans la suite), chacune ayant une amplitude du mode fondamental longitudinal de signe opposé l'un de l'autre. Ceci conduit à ce que, si une onde électromagnétique absorbée dans le demi-cylindre gauche génère un signal acoustique positif, une onde électromagnétique (de phase identique) absorbée dans le demi-cylindre droit génère un signal acoustique négatif. Si une onde électromagnétique se propage le long de l'axe du cylindre et qu'elle dépose de manière homogène de l'énergie sur son passage, le mode longitudinal fondamental sera excité à la fois positivement (dans le demi-cylindre gauche) et négativement (dans le demi-cylindre droit). Dans cet exemple, les composantes positives et négatives se compensent et le mode longitudinal fondamental est donc quasi pas excité et le signal acoustique quasi nul. Par contre si l'énergie de l'onde électromagnétique est déposée majoritairement dans le demi-cylindre gauche, la compensation des composantes positives et négatives est incomplète et un signal acoustique est obtenu. Toujours à titre d'exemple, si le cylindre contient une espèce chimique qui absorbe fortement les ondes électromagnétiques à une longueur d'onde λ1 et très peu à une longueur d'onde λ2, l'absorption d'énergie à λ1 ne sera pas uniforme le long de l'axe du cylindre et un signal acoustique sera obtenu pour le mode longitudinal fondamental. Pour les ondes électromagnétiques de longueur d'onde λ2. l'absorption sera quasi uniforme le long de l'axe du cylindre et le signal acoustique pour le mode longitudinal fondamental quasi nul. Ainsi, seules les longueurs d'onde où l'absorption est grande conduisent à un signal acoustique significatif pour ce mode, ceci conduit à un détecteur ayant une réponse spectrale optique très sélective. Par ailleurs, et encore à titre d'exemple, le cylindre décrit ci-dessus peut être excité à la fréquence de son premier mode radial. Ce mode radial présente une amplitude de signe constant le long de l'axe du cylindre, une compensation entre composantes positives et négatives n'est donc pas présente pour ce mode suivant l'axe du cylindre. Le signal acoustique obtenu pour ce mode radial avec un faisceau se propageant suivant l'axe du cylindre est donc proportionnel à l'intensité des ondes électromagnétiques incidentes et peut donc être utilisé afin de compenser d'éventuelles variations d'intensité ou dérives de la source d'ondes électromagnétiques. [0008] Thus, by way of example, for a cylindrical tube closed at both ends the fundamental longitudinal mode presents an acoustic pressure node at the center of the cylinder. This node (or more precisely the plane passing through this node and perpendicular to the axis of the cylinder) separates the cylinder into two regions (called left half-cylinder and right half-cylinder in the following), each having an amplitude of the fundamental mode longitudinal of opposite sign from each other. This leads to the fact that, if an electromagnetic wave absorbed in the left half-cylinder generates a positive acoustic signal, an electromagnetic wave (of identical phase) absorbed in the right half-cylinder generates a negative acoustic signal. If an electromagnetic wave propagates along the axis of the cylinder and homogeneously deposits energy along its path, the fundamental longitudinal mode will be excited both positively (in the left half-cylinder) and negatively (in the right half-cylinder). In this example, the positive and negative components compensate for each other and the fundamental longitudinal mode is therefore almost not excited and the acoustic signal is almost zero. On the other hand, if the energy of the electromagnetic wave is deposited mainly in the left half-cylinder, the compensation of the positive and negative components is incomplete and an acoustic signal is obtained. Still as an example, if the cylinder contains a chemical species which strongly absorbs electromagnetic waves at a wavelength λ1 and very little at a wavelength λ2, the energy absorption at λ1 will not be uniform along the axis of the cylinder and an acoustic signal will be obtained for the fundamental longitudinal mode. For electromagnetic waves of wavelength λ2. the absorption will be almost uniform along the axis of the cylinder and the acoustic signal for the fundamental longitudinal mode almost zero. Thus, only wavelengths where the absorption is high lead to a significant acoustic signal for this mode, this leads to a detector having a very selective optical spectral response. Furthermore, and again by way of example, the cylinder described above can be excited at the frequency of its first radial mode. This radial mode has an amplitude of constant sign along the axis of the cylinder, compensation between positive and negative components is therefore not present for this mode along the axis of the cylinder. The acoustic signal obtained for this radial mode with a beam propagating along the axis of the cylinder is therefore proportional to the intensity of the incident electromagnetic waves and can therefore be used to compensate for possible variations in intensity or drifts from the source. electromagnetic waves.

[0009] L'échantillon à analyser peut soit être présent dans la chambre photo-acoustique, soit être introduit dans une chambre à échantillon parcourue par au moins une part des ondes électromagnétiques qui entrent ensuite dans la chambre photo-acoustique. Dans ce dernier cas, la chambre photo-acoustique contient une quantité fixe de la ou des espèce(s) chimique(s) à mesurer et sert de détecteur spécifique aux longueurs d'onde fortement absorbées dans la chambre photo-acoustique. Changer la ou les espèce(s) chimique(s) présente(s) dans la chambre photo-acoustique permet d'ajuster la ou les espèce(s) chimique(s) que ce dispositif peut mesurer, détecter ou quantifier. The sample to be analyzed can either be present in the photo-acoustic chamber, or be introduced into a sample chamber traversed by at least part of the electromagnetic waves which then enter the photo-acoustic chamber. In the latter case, the photo-acoustic chamber contains a fixed quantity of the chemical species(s) to be measured and serves as a specific detector for wavelengths strongly absorbed in the photo-acoustic chamber. Changing the chemical species(s) present in the photo-acoustic chamber makes it possible to adjust the chemical species(s) that this device can measure, detect or quantify.

[0010] Le dispositif de cette présente invention est basé sur une absorption inhomogène des ondes électromagnétiques dans la chambre photo-acoustique, ce qui est possible lorsque le coefficient d'absorption optique (alpha) dans la chambre photo-acoustique est suffisamment élevé. Si celui-ci est faible, une inhomogénéité de l'absorption peut être obtenue en faisant circuler les ondes électromagnétiques entre des surfaces partiellement réfléchissantes (pour lesdites ondes électromagnétiques) placées dans la chambre photo-acoustique ou sur ses parois. Ceci permet, en outre, d'ajuster, via la disposition des surfaces partiellement réfléchissantes, la ou les région(s) où les ondes électromagnétiques sont absorbées et permet ainsi d'ajuster l'excitation du ou des mode(s) acoustique(s). Une inhomogénéité de l'absorption peut aussi être introduite lorsqu'une ou plusieurs surface(s) partiellement réfléchissante(s) est/sont remplacée(s) par une ou des surface(s) diffusante(s) ou diffractante(s). The device of this present invention is based on inhomogeneous absorption of electromagnetic waves in the photo-acoustic chamber, which is possible when the optical absorption coefficient (alpha) in the photo-acoustic chamber is sufficiently high. If this is low, inhomogeneity of the absorption can be obtained by circulating the electromagnetic waves between partially reflecting surfaces (for said electromagnetic waves) placed in the photo-acoustic chamber or on its walls. This also makes it possible to adjust, via the arrangement of the partially reflective surfaces, the region(s) where the electromagnetic waves are absorbed and thus makes it possible to adjust the excitation of the acoustic mode(s). ). Absorption inhomogeneity can also be introduced when one or more partially reflecting surface(s) is/are replaced by one or more diffusing or diffracting surface(s).

[0011] La présente invention s'applique aussi au cas où de l'énergie électromagnétique est absorbée par un ou des échantillon(s) non-gazeux qui transmet(tent) ensuite une partie de cette énergie au gaz qui l'/les entoure et excitent ainsi un ou plusieurs modes de la chambre photo-acoustique. Dans ce cas, le ou les échantillon(s) non-gazeux est/sont disposé(s) soit sur les parois de la chambre photo-acoustique soit dans le volume de la chambre photoacoustique. La présente invention s'applique aussi au cas où l'excitation du ou des mode(s) provient d'absorption d'énergie électromagnétique à la fois par le gaz présent dans la chambre photo-acoustique et par un ou des échantillon(s) non-gazeux présent(s) soit sur les parois soit dans le volume de la chambre photo-acoustique. [0011] The present invention also applies to the case where electromagnetic energy is absorbed by one or more non-gaseous sample(s) which then transmit(s) part of this energy to the gas which surrounds it/them and thus excite one or more modes of the photo-acoustic chamber. In this case, the non-gaseous sample(s) is/are placed either on the walls of the photoacoustic chamber or in the volume of the photoacoustic chamber. The present invention also applies to the case where the excitation of the mode(s) comes from absorption of electromagnetic energy both by the gas present in the photo-acoustic chamber and by one or more samples. non-gaseous present either on the walls or in the volume of the photo-acoustic chamber.

[0012] Le dispositif de cette invention ne se limite ni aux cavités de forme cylindrique, ni aux cavités ayant des sections de formes et/ou de surfaces constantes perpendiculairement à la direction de propagation des ondes électromagnétiques. L'existence de discontinuités dans ces sections permet d'ajuster la forme des modes de résonance acoustique et/ou d'introduire des parois pouvant accueillir des échantillons non-gazeux et/ou des surfaces réfléchissantes, semi-réfléchissantes, diffusantes ou diffractantes. The device of this invention is not limited either to cavities of cylindrical shape, nor to cavities having sections of constant shapes and/or surfaces perpendicular to the direction of propagation of the electromagnetic waves. The existence of discontinuities in these sections makes it possible to adjust the shape of the acoustic resonance modes and/or to introduce walls that can accommodate non-gaseous samples and/or reflective, semi-reflective, diffusing or diffracting surfaces.

[0013] Il doit être clair que la description ci-dessus est donnée à titre d'exemple et que l'invention ne se limite pas aux seuls modes fondamentaux ou longitudinaux ou radiaux, ni à l'utilisation simultanée de deux longueurs d'onde, ni à l'utilisation simultanée ou successive de deux fréquences de modulation. Le dispositif de l'invention peut aussi inclure l'utilisation d'une large gamme de longueur d'onde modulée ou pulsées de façon à contenir, simultanément ou successivement, une ou des fréquence(s) correspondant à un ou plusieurs mode(s) acoustiques de la chambre photo-acoustique. Le dispositif peut aussi inclure une excitation simultanée ou successive sur une large bande de fréquence afin de collecter une réponse spectrale acoustique sur une bande de fréquences contenant une ou plusieurs fréquences de résonance acoustique. [0013] It should be clear that the above description is given by way of example and that the invention is not limited only to fundamental or longitudinal or radial modes, nor to the simultaneous use of two wavelengths. , nor the simultaneous or successive use of two modulation frequencies. The device of the invention can also include the use of a wide range of modulated or pulsed wavelengths so as to contain, simultaneously or successively, one or more frequency(s) corresponding to one or more mode(s). acoustics of the photo-acoustic chamber. The device may also include simultaneous or successive excitation over a wide frequency band in order to collect an acoustic spectral response over a frequency band containing one or more acoustic resonance frequencies.

Liste des dessinsList of designs

[0014] Quelques modes de réalisation de la présente invention sont illustrés par les dessins annexés parmi lesquels : – La figure 1 est une vue schématique d'un premier mode de réalisation du dispositif de mesure d'espèces chimiques selon l'invention. – La figure 2 présente la réponse spectrale du signal acoustique obtenue avec un dispositif correspondant à la figure 1. La courbe du bas est obtenue avec 100%vv d'azote N2dans la chambre à échantillon, la courbe du haut avec 2%vv de méthane CH4dans de l'azote N2. – La figure 3 présente le quotient de l'amplitude du mode longitudinal fondamental avec celle du premier mode radial pour un dispositif correspondant à la figure 1, pour différentes concentrations de méthane dans la chambre à échantillon. – La figure 4 est une vue schématique d'un deuxième mode de réalisation de l'invention. – La figure 5 est une vue schématique d'un troisième mode de réalisation de l'invention. – La figure 6 est une vue schématique d'un quatrième mode de réalisation de l'invention où le ou les échantillon(s) à mesurer est/sont introduit(s) dans la chambre photo-acoustique.[0014] Some embodiments of the present invention are illustrated by the accompanying drawings, among which: – Figure 1 is a schematic view of a first embodiment of the device for measuring chemical species according to the invention. – Figure 2 shows the spectral response of the acoustic signal obtained with a device corresponding to Figure 1. The bottom curve is obtained with 100%vv of nitrogen N2 in the sample chamber, the top curve with 2%vv of methane CH4 in nitrogen N2. – Figure 3 presents the quotient of the amplitude of the fundamental longitudinal mode with that of the first radial mode for a device corresponding to Figure 1, for different concentrations of methane in the sample chamber. – Figure 4 is a schematic view of a second embodiment of the invention. – Figure 5 is a schematic view of a third embodiment of the invention. – Figure 6 is a schematic view of a fourth embodiment of the invention where the sample(s) to be measured is/are introduced into the photo-acoustic chamber.

Description de modes de réalisation de l'inventionDescription of embodiments of the invention

[0015] La présente invention est décrite ci-après à l'aide de quelques modes de réalisation conçus à titre d'illustration. [0015] The present invention is described below using some embodiments designed for purposes of illustration.

[0016] La figure 1 montre un premier mode de réalisation de l'invention. Une diode électroluminescente (LED)11génère un faisceau d'ondes électromagnétiques infrarouge dont une des directions de propagation est schématisée par112(maximum de l'émission à 3.4 micro-m, bande passante à mi-maximum de 0.5 micro-m, puissance moyenne environ 100 micro-W) qui est modulé en amplitude par modulation directe du courant. Ce faisceau traverse une chambre à échantillon12contenant le gaz à mesurer avant d'atteindre une chambre photo-acoustique13. La chambre à échantillon12longue de 50 mm est équipée de fenêtres121transparentes pour les longueurs d'onde utilisées ainsi que d'orifices122équipés d'une vanne permettant l'échange du gaz à mesurer. L'intensité du faisceau à l'entrée de la chambre photo-acoustique13dépend ainsi de l'absorption dans la chambre à échantillon12, cette absorption étant une mesure de la concentration des espèces chimiques présentes dans la chambre à échantillon12. La chambre photo-acoustique13consiste en un cylindre de 40 mm de long et de 10 mm de diamètre équipé de fenêtres131transparentes pour les longueurs d'onde utiles et d'un orifice132équipé d'une vanne permettant, le cas échéant, l'échange du gaz présent dans la chambre photo-acoustique13. Le cylindre de la chambre photo-acoustique est équipé d'un ou plusieurs microphones à électret133dont le signal est transmis à un dispositif électronique14permettant la détection de l'amplitude et/ou de la phase du signal photo-acoustique généré dans la chambre photo-acoustique13. Le gaz présent dans la chambre photo-acoustique13contient une concentration fixe de l'espèce chimique à mesurer (dans cet example environ 6 %vv de méthane CH4dans de l'azote N2), la cellule photo-acoustique est ainsi un détecteur sélectif pour les longueurs d'onde absorbée par l'espèce chimique à analyser (dans cet example-ci, le méthane). La figure 2 présente le signal issu du microphone pour différentes fréquences de modulation de la source d'ondes électromagnétiques11. La ligne21dans la figure 2 est obtenue avec la chambre à échantillon12contenant de l'azote pur alors que la ligne22dans la figure 2 représente le signal obtenu lorsque la chambre à échantillon12contient 2%vv de méthane dans de l'azote. Le signal vers 4.7 kHz correspond au mode longitudinal fondamental de la chambre photo-acoustique13et le signal vers 21 kHz au premier mode radial de la chambre photo-acoustique13. La figure 3 présente le quotient (R_Long_Rad) de l'amplitude maximale du signal acoustique pour le mode longitudinal fondamental avec l'amplitude maximale du signal acoustique pour le premier mode radial, pour différentes concentrations de méthane dans la chambre à échantillon. La figure 3 montre que le quotient R_Long_Rad dépend de la concentration du méthane dans la chambre à échantillon. La mesure de ce quotient permet donc de déterminer, après calibration, la concentration de méthane d'un échantillon introduit dans la chambre à échantillon12. L'expérience montre que le quotient R_Long_Rad n'est pas affecté significativement lorsque l'intensité moyenne de la source d'ondes électromagnétiques est divisée par deux. Ceci confirme que ce mode de réalisation de l'invention est robuste vis-à-vis de variations en intensité de la source d'ondes électromagnétiques et ceci sans utilisation de capteur additionel d'intensité de la source d'ondes électromagnétiques. L'ajout de 4%vv de butane C4H10dans l'échantillon réduit l'amplitude maximal des résonances d'environ 30% mais n'affecte pas significativement le quotient R_Long_Rad, Ceci montre que ce mode de réalisation de l'invention est très spécifique pour la mesure de méthane. [0016] Figure 1 shows a first embodiment of the invention. A light-emitting diode (LED)11generates a beam of infrared electromagnetic waves, one of the directions of propagation of which is schematized by112(maximum of emission at 3.4 micro-m, bandwidth at half-maximum of 0.5 micro-m, average power approximately 100 micro-W) which is amplitude modulated by direct current modulation. This beam passes through a sample chamber 12 containing the gas to be measured before reaching a photo-acoustic chamber 13. The 50 mm long sample chamber12 is equipped with transparent windows121 for the wavelengths used as well as orifices122 equipped with a valve allowing the exchange of the gas to be measured. The intensity of the beam at the entrance to the photo-acoustic chamber 13 thus depends on the absorption in the sample chamber 12, this absorption being a measure of the concentration of the chemical species present in the sample chamber 12. The photo-acoustic chamber13consists of a cylinder 40 mm long and 10 mm in diameter equipped with transparent windows131 for the useful wavelengths and an orifice132 equipped with a valve allowing, if necessary, the exchange of the gas present in the photo-acoustic chamber13. The cylinder of the photo-acoustic chamber is equipped with one or more electret microphones133, the signal of which is transmitted to an electronic device14 allowing the detection of the amplitude and/or phase of the photo-acoustic signal generated in the photo-acoustic chamber13 . The gas present in the photo-acoustic chamber13 contains a fixed concentration of the chemical species to be measured (in this example approximately 6%vv of methane CH4 in nitrogen N2), the photo-acoustic cell is thus a selective detector for lengths wave absorbed by the chemical species to be analyzed (in this example, methane). Figure 2 shows the signal from the microphone for different modulation frequencies of the electromagnetic wave source11. Line 21 in Figure 2 is obtained with sample chamber 12 containing pure nitrogen while line 22 in Figure 2 represents the signal obtained when sample chamber 12 contains 2% methane in nitrogen. The signal around 4.7 kHz corresponds to the fundamental longitudinal mode of the photo-acoustic chamber13 and the signal around 21 kHz to the first radial mode of the photo-acoustic chamber13. Figure 3 presents the quotient (R_Long_Rad) of the maximum amplitude of the acoustic signal for the fundamental longitudinal mode with the maximum amplitude of the acoustic signal for the first radial mode, for different methane concentrations in the sample chamber. Figure 3 shows that the R_Long_Rad quotient depends on the methane concentration in the sample chamber. Measuring this quotient therefore makes it possible to determine, after calibration, the methane concentration of a sample introduced into the sample chamber12. Experience shows that the R_Long_Rad quotient is not significantly affected when the average intensity of the electromagnetic wave source is divided by two. This confirms that this embodiment of the invention is robust with respect to variations in intensity of the source of electromagnetic waves and this without the use of an additional sensor of intensity of the source of electromagnetic waves. The addition of 4% vv of butane C4H10 in the sample reduces the maximum amplitude of the resonances by approximately 30% but does not significantly affect the R_Long_Rad quotient. This shows that this embodiment of the invention is very specific for methane measurement.

[0017] La figure 4 présente un deuxième mode de réalisation de l'invention. Une source d'ondes électromagnétiques41génère un faisceau d'ondes électromagnétiques dont quelques directions de propagation sont représentées par412. La source41est modulée de façon à contenir, simultanément ou successivement, une ou des fréquence(s) correspondant à un ou plusieurs mode(s) de la chambre photo-acoustiques43. Ce faisceau traverse une chambre à échantillon42contenant le gaz à mesurer avant d'atteindre une chambre photo-acoustique43. La chambre à échantillon42est équipée d'orifices422équipés d'une vanne permettant l'échange du gaz à mesurer. La chambre photo-acoustique43est équipée de fenêtres431transparentes pour les longueurs d'onde utiles et d'un orifice432équipé d'une vanne permettant, le cas échéant, l'échange du gaz présent dans la chambre photo-acoustique43. La chambre photo-acoustique43est équipée de plusieurs transducteurs acoustiques 433 dont les signaux sont transmis à un dispositif électronique44permettant la mesure de l'amplitude et de la phase du signal acoustique détecté par chacun des transducteurs433. Le gaz présent dans la chambre photo-acoustique43contient, entre autre, l'ou les espèce(s) chimique(s) à mesurer. Un ou des rapports(s) entre les signaux des transducteurs acoustiques, ou entre des combinaisons linéaires des signaux des transducteurs acoustiques, est/sont utilisé(s) pour quantifier, après calibration, la ou les espèce(s) à analyser. [0017] Figure 4 shows a second embodiment of the invention. A source of electromagnetic waves41generates a beam of electromagnetic waves, some directions of propagation of which are represented by412. The source41 is modulated so as to contain, simultaneously or successively, one or more frequency(s) corresponding to one or more mode(s) of the photo-acoustic chamber43. This beam passes through a sample chamber42 containing the gas to be measured before reaching a photo-acoustic chamber43. The sample chamber42 is equipped with orifices422 equipped with a valve allowing the exchange of the gas to be measured. The photo-acoustic chamber43 is equipped with transparent windows431 for the useful wavelengths and an orifice432 equipped with a valve allowing, if necessary, the exchange of the gas present in the photo-acoustic chamber43. The photo-acoustic chamber 43 is equipped with several acoustic transducers 433 whose signals are transmitted to an electronic device 44 allowing the measurement of the amplitude and phase of the acoustic signal detected by each of the transducers 433. The gas present in the photo-acoustic chamber43 contains, among other things, the chemical species(s) to be measured. One or more ratios between the signals from the acoustic transducers, or between linear combinations of the signals from the acoustic transducers, is/are used to quantify, after calibration, the species(s) to be analyzed.

[0018] La figure 5 présente un troisième mode de réalisation de l'invention. Une source d'ondes électromagnétiques51génère un faisceau d'ondes électromagnétiques dont quelques directions de propagation sont représentées par512. La source51est modulée de façon à contenir, simultanément ou successivement, une ou des fréquence(s) correspondant à un ou plusieurs mode(s) de la chambre photo-acoustiques53. Ce faisceau traverse une chambre à échantillon52contenant le gaz à mesurer avant d'atteindre une chambre photo-acoustique53. La chambre à échantillon52est équipée d'orifices522équipés d'une vanne permettant l'échange du gaz à mesurer. La chambre photo-acoustique53est équipée de fenêtres531transparentes pour les longueurs d'onde utiles et d'un orifice532équipé d'une vanne permettant, le cas échéant, l'échange du gaz présent dans la chambre photo-acoustique53. La chambre photo-acoustique53possède une discontinuité dans une section perpendiculaire à la direction de propagation des ondes électromagnétiques, cette discontinuité influe sur la forme des modes de résonances acoustiques. Ce mode de réalisation permet, par ailleurs, de placer une ou des espèce(s) non-gazeuse(s) ou des surfaces réfléchissantes ou diffusantes sur la surface introduite par la discontinuité, permettant ainsi à celle(s)-ci d'être irradiée(s) par les ondes électromagnétiques. La chambre photo-acoustique53est équipée de plusieurs transducteurs acoustiques533dont le signal est transmis à un dispositif électronique54permettant la mesure de l'amplitude et/ou de la phase du signal détecté par chacun des transducteurs acoustiques533. Suivant un principe similaire à celui décrit pour le précédent mode de réalisation, un ou des rapport(s) entre les signaux des transducteurs acoustiques, ou entre des combinaisons linéaires de signaux des transducteurs acoustiques, est/sont utilisé(s) pour quantifier, après calibration, la ou les espèce(s) à analyser. [0018] Figure 5 shows a third embodiment of the invention. A source of electromagnetic waves51generates a beam of electromagnetic waves, some directions of propagation of which are represented by512. The source51 is modulated so as to contain, simultaneously or successively, one or more frequency(s) corresponding to one or more mode(s) of the photo-acoustic chamber53. This beam passes through a sample chamber52 containing the gas to be measured before reaching a photo-acoustic chamber53. The sample chamber52 is equipped with orifices522 equipped with a valve allowing the exchange of the gas to be measured. The photo-acoustic chamber53 is equipped with transparent windows531 for the useful wavelengths and an orifice532 equipped with a valve allowing, if necessary, the exchange of the gas present in the photo-acoustic chamber53. The photo-acoustic chamber53 has a discontinuity in a section perpendicular to the direction of propagation of the electromagnetic waves, this discontinuity influences the shape of the acoustic resonance modes. This embodiment also makes it possible to place one or more non-gaseous species(s) or reflective or diffusing surfaces on the surface introduced by the discontinuity, thus allowing the latter(s) to be irradiated by electromagnetic waves. The photo-acoustic chamber53 is equipped with several acoustic transducers533, the signal of which is transmitted to an electronic device54 allowing the measurement of the amplitude and/or phase of the signal detected by each of the acoustic transducers533. Following a principle similar to that described for the previous embodiment, one or more ratio(s) between the signals of the acoustic transducers, or between linear combinations of signals from the acoustic transducers, is/are used to quantify, after calibration, the species(s) to be analyzed.

[0019] La figure 6 présente un quatrième mode de réalisation de l'invention. Une source d'ondes électromagnétiques61génère un faisceau d'ondes électromagnétiques dont quelques directions de propagation sont représentées par612. La source61est modulée de façon à contenir, simultanément ou successivement, une ou des fréquence(s) correspondant à un ou plusieurs mode(s) de la chambre photo-acoustiques62. Ce faisceau rejoint la chambre photo-acoustique62contenant le ou les échantillon(s) à mesurer. La chambre photo-acoustique62est équipée d'orifices622équipés de vannes permettant l'échange de l'échantillon contenu dans celle-ci et de fenêtres621transparentes pour les longueurs d'onde utiles. La chambre photo-acoustique62possède une discontinuité dans une section perpendiculaire à la direction de propagation des ondes électromagnétiques. Ce mode de réalisation de l'invention permet de placer une ou des espèces(s) non-gazeuse(s) à analyser sur la surface introduite par la discontinuité, permettant ainsi à celle(s)-ci d'être irradiée(s) par les ondes électromagnétiques. L'excitation des mode(s) provient d'absorption d'énergie électromagnétique soit par l'échantillon gazeux, soit par l'échantillon non-gazeux, soit par les deux. La chambre photo-acoustique62est équipée de plusieurs transducteurs acoustiques623dont le signal est transmis à un dispositif électronique63permettant la mesure de l'amplitude et/ou de la phase du signal acoustique détecté par chacun des transducteurs623. Suivant un principe similaire à celui décrit pour le précédent mode de réalisation, un ou des rapport(s) entre les signaux des transducteurs acoustiques, ou entre des combinaisons linéaires de signaux des transducteurs acoustiques, est/sont utilisé(s) pour quantifier, après calibration, la ou les espèce(s) à analyser. [0019] Figure 6 shows a fourth embodiment of the invention. A source of electromagnetic waves61generates a beam of electromagnetic waves, some directions of propagation of which are represented by612. The source61 is modulated so as to contain, simultaneously or successively, one or more frequency(s) corresponding to one or more mode(s) of the photo-acoustic chamber62. This beam joins the photo-acoustic chamber62 containing the sample(s) to be measured. The photo-acoustic chamber62 is equipped with orifices622 equipped with valves allowing the exchange of the sample contained therein and with transparent windows621 for the useful wavelengths. The photo-acoustic chamber62 has a discontinuity in a section perpendicular to the direction of propagation of the electromagnetic waves. This embodiment of the invention makes it possible to place one or more non-gaseous species(s) to be analyzed on the surface introduced by the discontinuity, thus allowing it to be irradiated. by electromagnetic waves. The excitation of the mode(s) comes from absorption of electromagnetic energy either by the gaseous sample, or by the non-gaseous sample, or by both. The photo-acoustic chamber62 is equipped with several acoustic transducers623, the signal of which is transmitted to an electronic device63 allowing the measurement of the amplitude and/or phase of the acoustic signal detected by each of the transducers623. Following a principle similar to that described for the previous embodiment, one or more ratio(s) between the signals of the acoustic transducers, or between linear combinations of signals from the acoustic transducers, is/are used to quantify, after calibration, the species(s) to be analyzed.

[0020] Il doit être évident que, pour l'homme de l'art, la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans s'éloigner du de l'invention comme revendiqué. Par conséquent, les modes de réalisation doivent être considérés à titre simplement illustratif et nullement limitatif et peuvent être modifiés dans le domaine défini par la portée des revendications jointes. [0020] It should be obvious that, to those skilled in the art, the present invention allows embodiments in many other specific forms without departing from the invention as claimed. Therefore, the embodiments should be considered merely illustrative and in no way limiting and may be modified within the scope defined by the scope of the appended claims.

Claims (10)

1. Dispositif de mesure photo-acoustique comprenant au moins une chambre photo-acoustique et au moins une source d'ondes électromagnétiques et au moins un transducteur acoustique caractérisé en ce qu'au moins une part des ondes électromagnétiques qui atteignent au moins une chambre photo-acoustique y est absorbée par au moins une espèce chimique présente ou à mesurer, et en ce qu'au moins deux modes de résonance acoustiques de la chambre photo-acoustique soient simultanément ou successivement excités par l'absorption desdites ondes électromagnétiques, et en ce qu'au moins un desdits modes est excité par l'absorption d'ondes électromagnétiques d'un faisceau desdites ondes électromagnétiques passant successivement par au moins deux régions de l'espace où les amplitudes dudit mode acoustique sont de signe opposé ou déphasées d'au moins 179 degrés l'une de l'autre, et en ce que l'absorption desdites ondes électromagnétiques dans au moins une desdites régions de l'espace dudit mode est d'au moins trois pourcents supérieure à l'absorption dans l'ensemble des régions de l'espace ayant une amplitude de signe opposé ou un déphasage d'au moins 179 degrés pour ledit mode, et caractérisé en ce que le signal acoustique dudit mode est utilisé, avec celui ou ceux provenant d'au moins un autre mode, pour mesurer au moins une espèces chimiques.1. Photo-acoustic measuring device comprising at least one photo-acoustic chamber and at least one source of electromagnetic waves and at least one acoustic transducer characterized in that at least a part of the electromagnetic waves which reach at least one photo chamber -acoustic is absorbed by at least one chemical species present or to be measured, and in that at least two acoustic resonance modes of the photo-acoustic chamber are simultaneously or successively excited by the absorption of said electromagnetic waves, and in that at least one of said modes is excited by the absorption of electromagnetic waves of a beam of said electromagnetic waves passing successively through at least two regions of space where the amplitudes of said acoustic mode are of opposite sign or out of phase at least 179 degrees apart, and in that the absorption of said electromagnetic waves in at least one of said regions of space of said mode is at least three percent greater than the absorption in all of the regions of space having an amplitude of opposite sign or a phase shift of at least 179 degrees for said mode, and characterized in that the acoustic signal from said mode is used, with that or those coming from at least one other mode, to measure at least one chemical species. 2. Dispositif de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que, l'amplitude ou la phase du signal photo-acoustique fourni par au moins un transducteur acoustique pour plusieurs fréquences de modulation est utilisé afin d'établir un ou des signaux signal/aux servant à la mesure d'une ou plusieurs espèce(s) chimique(s).2. Measuring device according to claim 1, characterized in that the amplitude or phase of the photo-acoustic signal provided by at least one acoustic transducer for several modulation frequencies is used in order to establish one or more signal/signals. used to measure one or more chemical species(s). 3. Dispositif de mesure selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que une ou des combinaison(s) linéaire(s) des amplitudes ou des phases des signaux issus de plusieurs transducteurs acoustiques équipant la chambre photo-acoustique est/sont utilisée(s) pour établir un signal servant à la mesure d'une ou plusieurs espèce(s) chimique(s).3. Measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that one or more linear combination(s) of the amplitudes or phases of the signals coming from several acoustic transducers equipping the photo-acoustic chamber is/are used ( s) to establish a signal used for measuring one or more chemical species(s). 4. Dispositif de mesure selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'échantillon à analyser se trouve dans une chambre à échantillon (12, 42 ou 52) parcourue par au moins une part des ondes électromagnétiques qui entrent ensuite dans une chambre photo-acoustique (13, 43 ou 53) contenant, entre autres, la ou les espèce(s) chimique(s) à mesurer.4. Measuring device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the sample to be analyzed is in a sample chamber (12, 42 or 52) through which at least a part of the electromagnetic waves which then enter into a photo-acoustic chamber (13, 43 or 53) containing, among other things, the chemical species(s) to be measured. 5. Dispositif de mesure selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les ondes électromagnétiques circulent au moins une fois entre des surfaces réfléchissante ou partiellement réfléchissantes ou diffusantes ou diffractantes placées dans la chambre photo-acoustique dudit dispositif ou sur ses parois.5. Measuring device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the electromagnetic waves circulate at least once between reflecting or partially reflecting or diffusing or diffracting surfaces placed in the photo-acoustic chamber of said device or on its walls . 6. Dispositif de mesure selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la chambre photo-acoustique possède aux moins deux sections de formes et/ou de surfaces variées perpendiculairement à la direction de propagation des ondes électromagnétiques.6. Measuring device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the photo-acoustic chamber has at least two sections of varied shapes and/or surfaces perpendicular to the direction of propagation of the electromagnetic waves. 7. Dispositif de mesure selon une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'au moins un des modes est excité par l'absorption d'au moins une part des ondes électromagnétiques par une ou des espèce(s) chimiques non-gazeuse(s) disposée(s) sur une ou des paroi(s), et/ou sur au moins une des fenêtres de la chambre photo-acoustique et/ou dans le volume de la chambre photo-acoustique.7. Measuring device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that at least one of the modes is excited by the absorption of at least a part of the electromagnetic waves by one or more non-chemical species(s). gaseous gas placed(s) on one or more wall(s), and/or on at least one of the windows of the photo-acoustic chamber and/or in the volume of the photo-acoustic chamber. 8. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'adapter la longueur d'onde de la source d'ondes électromagnétiques en fonction des ou des espèce(s) chimiques à mesurer.8. Device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that it comprises means of adapting the wavelength of the electromagnetic wave source as a function of the chemical species(s) to be measured. 9. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que plusieurs chambres photo-acoustiques sont placées sur le chemin d'au moins un faisceau d'ondes électromagnétiques issu de la source d'ondes électromagnétiques.9. Device according to any one of claims 1 to 8, characterized in that several photo-acoustic chambers are placed in the path of at least one beam of electromagnetic waves coming from the source of electromagnetic waves. 10. Utilisation d'un dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 9 afin de quantifier ou d'identifier ou de caractériser une ou des espèce(s) chimique(s) présente(s) dans un ou des échantillon(s).10. Use of a device according to any one of claims 1 to 9 in order to quantify or identify or characterize one or more chemical species present in one or more samples.
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