FR3077642A1 - Dispositif permettant la detection de matieres photoluminescentes dans l'eau de mer - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un dispositif (10) de détection de matières photoluminescentes (300), ledit dispositif comprenant au moins une source de lumière (20) configurée pour générer un faisceau de lumière (200) qui est transmis à l'extérieur dudit dispositif (10) et atteint une matière photoluminescente (300) ; un détecteur de comptage de photons (30) configuré pour recevoir une lumière de réponse (400) générée par l'éclairage de la matière photoluminescente (300) avec ledit faisceau de lumière (200) et la convertir en un signal électrique ; un système électronique de traitement de signal (70) configuré pour traiter ledit signal électrique généré ; et un moyen de transmission de signal (80) configuré pour transmettre les signaux générés par ledit système électronique de traitement de signal (70) vers l'extérieur dudit dispositif (10).
Description
DISPOSITIF PERMETTANT LA DÉTECTION DE MATIÈRES PHOTOLUMINESCENTES DANS L'EAU DE MER
DOMAINE DE L’INVENTION
La présente invention appartient au domaine des dispositifs de détection de matières affichant une photoluminescence dans une fréquence optique spécifique, utilisant en particulier un procédé d'excitation lumineuse de la matière et en outre, la détection de la lumière émise ou diffusée à l'aide d'un détecteur de comptage de photons. La lumière émise et en outre analysée peut venir d'une photoluminescence ou d'une diffusion de Raman, ou de la combinaison des deux techniques.
INFORMATIONS D’ARRIÈRE-PLAN
De nos jours, les procédés les plus largement utilisés pour la détection d’hydrocarbures sont basés sur des procédés qui utilisent des propriétés capacitives, une photoluminescence par détection classique (sans comptage de photons), des images sous-marines, des images traitées par satellite, une spectroscopie classique, un module ou un dérivé du champ électromagnétique et de la détection acoustique.
Quelques-uns de ces procédés bien connus sont l'objet des documents de brevets américains US 4.282.487, US 9.217.317, US 9.146.225, US 9.052.276, US 8.916.816, US 8.445.841, US 9.244.051, US 9.222.892, US 9.298.193, US 8.030.934, US 20150285060, US 20150241296, US 20150192488, US20140303895, US 20140288853, US 20140284465, US 20140256055, US 20120059585, US 20120038362 et US 20090014325.
L'état de la technique destinée à être utilisée dans la détection d’hydrocarbures résultant de déversements de pétrole est abordé dans le document de Μ. N. Jha, J. Levy et al “Advances in Remote Sensing for Oil Spill Disaster Management : State-of-the-Art Sensors Technology for Oïl SpiH Surveillance Sensors”. Janvier 2008, n° 8, pages 236 à 255.
Le document Détection de déversements de pétrole grâce à une détection à distance par satellite de C. Brekke et A. H. S.Solberg, datant de mars 2005, pages 1 à 13 dans “Remote Sensing of Environment” rapporte différentes approches manuelles et automatiques permettant d'utiliser des détecteurs par satellite pour une détection de déversements de pétrole.
L'une des techniques les plus couramment utilisées pour la détection d'hydrocarbures dans la mer est effectuée par photoluminescence. Cette technique est utilisée depuis longtemps pour détecter des déversements de pétrole sur la surface de la mer et plus récemment, pour détecter la présence d'hydrocarbures dans des mélanges avec de l'eau de mer à de grandes profondeurs. Cependant, la distance maximum entre un détecteur et les déversements de pétrole est très limitée en raison de la faible sensibilité des photodétecteurs utilisés et de la limitation de puissance des sources lumineuses.
En plus des raisons citées ci-dessus, de faibles sensibilités de détection interdissent l'utilisation de fibres optiques le long de longues distances en raison de l'atténuation élevée de ces fibres dans les longueurs d'ondes de spectre visible de la fluorescence de l’huile de pétrole, c'est-àdire, dans le voisinage de 500 nm. L'une des façons d'identifier une molécule d'une certaine matière est effectuée par une spectrométrie de Raman, une petite fraction de la lumière incidente sur la matière à caractériser étant diffusée inélastiquement à une fréquence qui diffère de celle de la lumière incidente. Une telle variation de fréquence, qui se produit indépendamment de la fréquence de la lumière émise, permet d'obtenir des informations sur les caractéristiques intrinsèques de la molécule de la matière à analyser. Cependant, étant donné que la fraction de la lumière diffusée inélastiquement est très petite, la détection de cette lumière est extrêmement difficile. Ainsi, la technique a encore besoin d'une solution technique qui permettrait la détection efficace de particules photoluminescentes (par exemple, l'huile de pétrole) même lorsqu'il existe une distance significative entre le détecteur et la particule.
OBJECTIFS DE L’INVENTION
Un objectif de l'invention est de fournir un dispositif permettant de détecter des matières photoluminescentes dans l'eau de mer, le dispositif présentant une sensibilité de détection élevée tout en permettant en même temps une distance accrue entre le détecteur et la particule photoluminescente.
Un autre objectif de l'invention est de fournir un dispositif permettant de détecter des matières photoluminescentes dans l'eau de mer, un tel dispositif permettant l'utilisation de fibres optiques pour acheminer la lumière photoluminescente vers des détecteurs situés à une très grande distance de la région de l'émission de photoluminescence.
Un objectif supplémentaire-de l'invention est de fournir un dispositif permettant de détecter des matières photoluminescentes dans l'eau de mer, ledit dispositif étant utile pour la détection d’huile de pétrole dans des installations offshore ou sous-marines.
RÉSUMÉ DE L’INVENTION
La présente invention satisfait de tels objectifs, et d'autres, grâce à un dispositif permettant la détection de matières photoluminescentes dans l'eau de mer, un tel dispositif comprenant :
a) au moins une source de lumière configurée pour générer un faisceau lumineux qui est transmis vers l'extérieur du dispositif et atteint une matière photoluminescente ;
b) au moins un détecteur de comptage de photons configuré pour recevoir une lumière de réponse générée par l'éclairage de la matière photoluminescente avec ledit faisceau lumineux et la convertir en un signai électrique ;
c) au moins un système électronique de traitement de signal configuré pour traiter ledit signal électrique ; et
d) au moins un moyen de transmission de signal configuré pour convertir les signaux générés par le système électronique de traitement de signal vers l'extérieur dudit dispositif.
De préférence, la source de lumière comprend un dispositif électroluminescent et un circuit électronique d'attaque connecté électriquement audit dispositif électroluminescent.
Selon un premier mode de l'invention, le dispositif comprend une encapsulation mécanique qui loge la source de lumière, le détecteur de comptage de photons et le système électronique de traitement de signal. Dans ce mode, l'encapsulation mécanique loge en outre un système optique configuré pour transmettre et recevoir de la lumière entre les côtés interne et externe du dispositif, un filtre optique connecté au photodétecteur, et un multiplexeur/démultiplexeur optique.
Le multiplexeur/démultiplexeur optique possède un premier, un deuxième et un troisième terminal, le premier terminal étant connecté à la source de lumière, le troisième terminal étant connecté au filtre optique, tandis que le deuxième terminal est connecté au système optique, de sorte que la lumière générée par la source de lumière entre à travers le premier terminal et sorte à travers le deuxième terminal, et qu'un signal lumineux de réponse entre à travers le deuxième terminal et sorte à travers le troisième terminal vers le filtre optique.
De préférence, le moyen de transmission de signal est un câble ombilical connecté à l'encapsulation mécanique. Le câble ombilical est également utilisé en tant que source d'approvisionnement en énergie.
Selon un deuxième mode de l'invention, le dispositif comprend :
a) une première encapsulation mécanique qui loge la source de lumière et comprend un premier système optique de transmission de lumière ; et
b) au moins une seconde encapsulation mécanique qui loge le système électronique de traitement de signal, le détecteur de comptage de photons, un filtre optique connecté audit détecteur et un système optique de réception de lumière, de sorte que la lumière générée par la source de lumière traverse le système optique de transmission de lumière pour atteindre la matière photoluminescente, et la lumière de réponse est reçue par le système optique de réception de lumière et traverse le filtre optique vers le photodétecteur.
Dans ce mode, le moyen de transmission de signal est un câble ombilical connecté à la première encapsulation mécanique et à la seconde encapsulation mécanique. De préférence, le câble ombilical est utilisé également en tant que source de puissance.
Selon un troisième mode de l'invention, le dispositif de détection comprend :
a) au moins un module périphérique pourvu d'une encapsulation mécanique pour loger une source de lumière, un système optique configuré pour transmettre et recevoir de la lumière entre les côtés interne et externe du dispositif, un filtre optique, et un multiplexeur/démultiplexeur optique ayant des premier, deuxième et troisième terminaux, le premier terminal étant connecté à la source de lumière, le troisième terminal étant connecté au filtre optique tandis que le deuxième terminal est connecté au système optique, de sorte que la lumière générée par la source de lumière entre à travers le premier terminal et sorte à travers le deuxième terminal, et qu'un signal lumineux de réponse entre à travers le deuxième terminal et sorte à travers le troisième terminal vers le filtre optique ; et
b) un module central pourvu d'une encapsulation mécanique qui loge un multiplexeur de signal optique, le détecteur de comptage de photons, et le système électronique de traitement de signal ;
dans lequel le moyen de transmission de signal est un câble ombilical connecté au module central et au module périphérique, le câble ombilical étant pourvu de fibres optiques pour transmettre la lumière de réponse du filtre optique vers le module central.
La lumière de réponse peut être, par exemple, une lumière de photoluminescence, une lumière de diffusion inélastique de Raman ou une lumière de diffusion élastique.
De préférence le détecteur de comptage de photons est sélectionné parmi un ensemble de détecteurs de comptage de photons, un photomultiplicateur, une ou plusieurs photodiodes à avalanche, un ensemble de photodiodes à avalanche, un bolomètre à supraconducteur ou un détecteur de nanofils supraconducteurs.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La présente invention sera décrite ci-après plus en détail en référence aux figures jointes, dans lesquelles :
La FIGURE 1 est une représentation schématique du dispositif de détection selon un premier mode de l'invention.
La FIGURE 2 est une représentation schématique du dispositif de détection selon un deuxième mode de l'invention, et
La FIGURE 3 est une représentation schématique du dispositif de détection selon un troisième mode de l'invention.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L’INVENTION
La présente invention sera décrite ci-après sur la base des exemples des trois modes préférés du dispositif de détection selon la présente invention.
Le dispositif de détection 10 selon la présente invention comprend au moins une source de lumière 20, au moins un détecteur de comptage de photons 30, au moins un système électronique de traitement de signal 70 et au moins un moyen de transmission de signal 80.
La source de lumière 20 est utilisée pour générer un faisceau collimaté d'excitation 200 qui est émis vers la surface externe du dispositif 10, où est situé l'élément photoluminescent 300. De préférence, le faisceau 200 est généré par un système optique 50. Ainsi, la lumière générée par la source de lumière 20 se propage à travers un support de propagation 100 vers ledit système optique 50, qui convertit celui-ci en faisceau collimaté d'excitation 200. Ledit faisceau 200 est émis vers la surface externe du dispositif 10 où l'élément photoluminescent 300 est positionné.
Lors de l'éclairage par le faisceau d'excitation 200, l'élément photoluminescent 300 émet une lumière de réponse 400. Ladite lumière de réponse peut être, par exemple, une lumière de photoluminescence, une lumière de diffusion inélastique de Raman ou une lumière de diffusion élastique.
Ladite lumière retourne sur le dispositif 10 et arrive sur le détecteur de comptage de photons 30. Le dispositif 30 de la présente invention peut être n'importe quel photodétecteur basé sur le principe de comptage de photons. De préférence, on utilise une photodiode à avalanche au silicium, mais d'autres dispositifs tels que des tubes photomultiplicateurs, des bolomètres à supraconducteur et des détecteurs de nanofils supraconducteurs se trouvent également dans la portée de l'invention.
Le détecteur de comptage de photons 30 convertit la lumière de réponse 400 en un signal électrique à traiter par le système électronique de traitement de signal 70.
Les signaux électriques obtenus sont acheminés vers l'extérieur du dispositif 10, par exempie, à l'aide d'un câble ombilical 80. N est à souligner, cependant, que la transmission des signaux électriques vers l'extérieur du dispositif 10 pourrait être effectuée par n'importe quels moyens appropriés, par exemple, à l'aide d’un autre moyen de transmission filaire ou d’un moyen de transmission sans fil.
De préférence, un câble ombilical 80 est en charge d'une exécution supplémentaire d'approvisionnement en énergie à l'ensemble des composants optoélectroniques du dispositif 10. Il est à souligner cependant que l'approvisionnement en énergie du dispositif 10 peut être effectué par n'importe quels autres moyens appropriés, tels que par exemple, une batterie.
Des composants du dispositif 10 peuvent être logés dans une encapsulation mécanique 90. De cette façon, lorsque le dispositif est installé dans un environnement hostile, les composants sont logés dans l'encapsulation 90 et leur énergie est fournie par un câble ombilical 80. Le même câble ombilical 80 est utilisé pour transmettre des signaux électriques générés par le système électronique de traitement de signal 70.
La figure 1 illustre un premier mode du dispositif de la présente invention. Dans ce mode, le dispositif 10 comprend une encapsulation mécanique 90 où sont logés une source de lumière 20, un détecteur de comptage de photons 30, un multiplexeur/démultiplexeur optique 40, une transmission de lumière optique et un système de réception 50, un filtre optique 60 et un système électronique de traitement de signal 70, un support de transmission de lumière 100 et des connexions électriques 500. Un câble ombilical 80 est connecté à une encapsulation 90 pour une transmission de signaux électriques et pour l'approvisionnement en énergie du dispositif 10.
De préférence, la source de lumière 20 est composée d'un circuit électronique pilote 21 et d'un dispositif électroluminescent 22. Les deux dispositifs 21, 22 sont interconnectés par ladite connexion électrique 500. De plus, une connexion électrique 500 supplémentaire est établie entre le circuit électronique pilote 21 et le système de traitement de signal 70.
L'approvisionnement en énergie dudit circuit électronique pilote 21 est effectué par une connexion électrique 500. Son objectif est de générer des signaux électriques à sa sortie de façon à informer le dispositif électroluminescent 22 des caractéristiques temporelles de la lumière à émettre.
Le dispositif électroluminescent 22 est un composant optoélectronique, tel qu'un laser, une DEL ou une lampe, capable de générer de la lumière dans les plages spectrales d'intérêt (ultraviolet ou visible) à chaque fois qu'il est stimulé électriquement par ledit circuit électronique pilote 21. De plus, en fonction du signal électrique reçu, le dispositif électroluminescent 22 peut émettre de la lumière de différents niveaux de puissance optique, différents taux d'émission d'impulsion et différentes largeurs d'impulsion.
Des supports de propagation 100, grâce auxquels il est possible de propager à la fois la lumière émise par une source de lumière 20 et la lumière provenant de la matière dans le milieu externe 400, peuvent correspondre à une propagation du vide, une propagation de l'air ou au moyen d'un câble de fibre optique.
La lumière émise par une source de lumière 20 est propagée par des moyens de propagation 100 jusqu'à ce qu'elle atteigne le terminal 41 du multiplexeur/démultiplexeur optique 40.
L'élément du multiplexeur/démultiplexeur optique 40 possède trois terminaux 41, 42 et 43. Le terminal 41 est connecté à la source de lumière 20, le terminal 43 au filtre optique 60, et le terminal 42 au système optique 50, tous au moyen d'un support de propagation 100, qui peut correspondre à une propagation d'air ou au moyen d'un câble de fibre optique. Son objectif est de permettre à un signal lumineux généré par la source de lumière 20 d'entrer à travers le terminal 41 et de sortir à travers le terminal 42, et à un signal lumineux de fluorescence d'entrer à travers le terminal 42 et de sortir à travers le terminal 43.
Il existe plusieurs façons de mettre en œuvre l'élément du multiplexeur/démultiplexeur optique 40. Au cas où les supports de propagation 100 sont le vide ou l'air, une mise en œuvre possible pourrait être un miroir dichroïque qui réfléchit toute la lumière dans les gammes de fréquences optiques de la source de lumière 20 et transmet toute la lumière dans la plage de la gamme de fréquence optique de la lumière à partir de la lumière de réponse 400 générée par la matière photoluminescente 300. En variante, au cas où les moyens de propagation 100 sont des câbles de fibre optique, un multiplexeur de longueur d'onde fibré (WDM), un circulateur optique ou n'importe quels autres dispositifs optiques de multiplexage/démultiplexage sont utiles aux fins de l'invention.
Le terminal 42 de l'élément du multiplexeur/démultiplexeur 40 est connecté optiquement par le biais d'un moyen de propagation 100 à un système de transmission et de réception optique 50.
Le système de transmission et de réception optique 50 est en charge de fournir une interface entre les supports interne et externe à l'encapsulation mécanique 90. Un tel système permet à la lumière générée par une source de lumière 20 d'être dirigée à l'extérieur de l'encapsulation mécanique 90 en tant que faisceau d'excitation 200, et permet également à une fluorescence ou une lumière de diffusion de Raman 400 venant d'un élément photoluminescent 300 d’être capturée vers l'intérieur de ladite encapsulation mécanique 90.
De préférence, le système de transmission et de réception optique 50 comprend des éléments optiques tels que des lentilles, des coupleurs, des miroirs et des diaphragmes. La configuration des composants internes du système optique 50 est responsable des paramètres tels qu'un diamètre et une divergence du faisceau d'excitation 200, ainsi que de l'acceptation angulaire (ouverture numérique) par rapport à la fluorescence ou à la lumière de diffusion de Raman 400. En présence d'un élément 300 atteint par le faisceau d'excitation 200, une lumière de réponse sera générée telle qu'une photoluminescence et une lumière de diffusion de Raman 400 d'une fréquence optique différente de la fréquence optique du faisceau d'excitation 200. Une partie de ladite lumière 400 atteindra le système de transmission et de réception optique 50, entraînant que la lumière de réponse 400 soit transmise à l'intérieur du dispositif détecteur de photoluminescence 10.
La photoluminescence et la lumière diffusée inélastiquement 400 qui atteint le système de transmission et de réception optique 50 sont ensuite dirigées vers un terminal 42 du multiplexeur/démultiplexeur optique 40 à l’aide d'un support de propagation 100, pour ensuite sortir un multiplexeur/démultiplexeur optique 40 par la porte 43 vers un filtre optique 60, après traversée du support de propagation 100.
Le filtre optique 60 est un dispositif optique transparent sur la plage spectrale de la lumière diffusée inélastiquement et photoluminescente 400 et en même temps opaque à toutes les fréquences restantes auxquelles un photodétecteur 30 est sensible, principalement sur la plage spectrale occupée par la lumière émise par la source de lumière 20. C'est-à-dire que le spectre optique de la lumière atteignant un photodétecteur 30 est confiné aux limites déterminées par un filtre optique 60.
Les mises en œuvre possibles du filtre optique 60 comprennent différentes configurations de filtre passe-bas ou passe-bande par l’utilisation des matières appropriées et/ou des revêtements de film minces, ainsi que des cavités de Fabry-Pérot ou des réseaux de diffraction. La photoluminescence et/ou la lumière de diffusion de Raman filtrée par le filtre optique 60 est ensuite dirigée vers un photodétecteur 30 à l'aide d'un support de propagation 100. À son tour, le photodétecteur 30 convertit la lumière détectée en un signal électrique, qui est acheminé au système électronique de traitement de signal 70 grâce à une connexion électrique 500.
Le système électronique de traitement de signal 70 formate et extrait des informations pertinentes des signaux analogiques produits par un photodétecteur 30 et les convertit en signaux numériques, ceux-ci étant acheminés à un câble ombilical 80 grâce à une connexion électrique 500.
De préférence, le système électronique de traitement de signal 70 comprend un circuit électronique capable de corréler des signaux électriques reçus du pilote électronique 21 et un photodétecteur 30 pour extraire des informations telles qu'un temps de propagation d'une lumière d'excitation 200 jusqu'à l'élément photoluminescent 300, une distance entre un photodétecteur 30 et un élément photoluminescent 300, un taux de décroissance de la photoluminescence ou de la lumière de diffusion de Raman 400 pour estimer la concentration et le type d'élément 300, ou n'importe quelles autres informations qui pourraient être extraites des données de comptage de photons et des temps de propagation.
Un câble ombilical 80 est en charge de transmettre des signaux électriques vers l'extérieur ou une encapsulation mécanique 90, spécialement dans des cas où le dispositif détecteur de photoluminescence 10 se trouve dans un environnement hostile à d'autres formes de transmission des signaux électriques tel que, par exemple, dans un environnement sous-marin. De plus, le câble ombilical 80 est en charge de fournir l'ensemble des composants optoélectroniques dans l'encapsulation mécanique 90.
Une encapsulation mécanique 90 peut avoir une forme cylindrique, cubique, parallélépipédique ou n'importe quelle forme géométrique capable de prendre en charge les éléments composant le détecteur. L’encapsulation 90 peut être composée de métal, de polymères ou de n'importe quelle autre matière résistant aux pressions élevées auxquelles le détecteur sera exposé dans les fonds marins.
La figure 2 illustre un deuxième mode du dispositif de la présente invention.
Selon cette configuration, un dispositif détecteur 10 comprend au moins deux encapsulations mécaniques disjointes 90a, 90b formant deux modules distincts M1, M2. Le premier module M1 comprend une source de lumière 20, un système optique de transmission de lumière 51, un câble ombilical 80, une encapsulation mécanique 90, un moyen de transmission de lumière 100 et des connexions électriques 500. Le second module M2 possède un détecteur de comptage de photons 30, un système optique de réception de lumière 52, un filtre optique 60, un système électronique de traitement de signal 70, un câble ombilical 80, une encapsulation mécanique 90, un moyen de transmission de lumière 100 et des connexions électriques 500. L’interaction entre le dispositif détecteur 10 et l'élément 300 est identique à celle déjà décrite ci-dessus dans la présente spécification du premier mode de l'invention.
Dans ce mode de l’invention, le système de transmission et de réception optique 50 dudit premier mode a été remplacé par deux systèmes optiques différents, le système de transmission optique 51 et le système optique de réception 52, tous deux identiques au système de transmission et de réception optique 50 déjà mentionné. Pour cette raison, le multiplexeur/démultiplexeur optique 40 du premier mode est inutile.
L'avantage du deuxième mode de l'invention est la possibilité de régler spatialement les modules lumineux de transmission et de réception à différentes positions. Ceci est particulièrement avantageux au cas où la zone de l'espace à mesurer est très bien délimitée et s'il existe des preuves antérieures que la lumière 400 de la matière 300 n'est pas émise sous forme isotropique.
De plus, le mode de l'invention présentant des modules distincts permet la création d'une configuration où plusieurs modules de photodétection M2 peuvent être connectés, par le biais d'un câble ombilical 80, avec le module d'émission de lumière M1.
La figure 3 illustre un troisième mode du dispositif de la présente invention.
Dans ce mode, le dispositif détecteur 10 comprend un ou deux modules centraux 600 et un ou plusieurs modules périphériques 700. Chaque module périphérique 700 comprend une source de lumière 20, un multiplexeur/démultiplexeur optique 40, un système de transmission et de réception optique 50, un filtre optique 60, un câble ombilical 80, une encapsulation mécanique 90, un moyen de transmission de lumière 100 et des connexions électriques 500.
Un module central 600 possède un multiplexeur de signal optique 610, un détecteur de comptage de photons 30, un système électronique de traitement de signal 70, un câble ombilical 80, une encapsulation mécanique 90, un moyen de transmission de lumière 100 et des connexions électriques 500.
Selon ce mode, l'interaction entre le dispositif détecteur de photoluminescence 10 et l'élément photoluminescent 300 est identique à celle qui est liée audit premier mode de l'invention.
Ce mode permet à plusieurs modules périphériques 700 d’être connectés à un module central 600.
Ainsi, le multiplexeur de signaux optiques 610 du module central peut être mis en œuvre par une clé optique actionnée par un effet électromécanique, électro-optique, optico-acoustique ou optique non linéaire, de sorte qu'il est possible de connecter un photodétecteur unique ou un ensemble de photodétecteurs 30 à un ensemble de fibres optiques qui, à leur tour, sont connectées à des câbles ombilicaux de l'un quelconque des modules périphériques 700.
L'avantage de ce mode de l'invention est de permettre qu'un détecteur unique puisse être utilisé pour exécuter la détection de signaux lumineux de photoluminescence venant de plusieurs points géographiques distincts, qui peuvent être, ou pas, éloignés les uns des autres. Par exemple, des mesures de photoluminescence à de grandes profondeurs océaniques peuvent être exécutées pendant que le photodétecteur se trouve à la surface.
Ainsi, l'équipement selon le troisième mode de la présente invention peut être configuré pour une application dans une détection de fluorescence dans l'environnement sous-marin, tel que par exemple, pour la détection d'hydrocarbures au fond de la mer. Dans cette application, le module central 600 serait placé dans une position centrale qui ne serait pas nécessairement située sous le niveau de la mer, tandis qu'un ou plusieurs modules périphériques pourraient être submergés dans les sites où l'on souhaite détecter la présence d'hydrocarbures.
Ainsi, grâce à la description des trois modes préférés de la présente invention, l'homme du métier devrait comprendre que la portée de la présente invention englobe d'autres variations possibles du concept de l'invention décrit, lesdites variations étant limitées seulement par le contenu des revendications jointes, toutes incluses dans les présentes, et de chacun des modes équivalents.
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. Dispositif de détection de matières photoluminescentes dans l'eau de mer, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend :- au moins une source de lumière (20) configurée pour générer un faisceau de lumière (200) qui est transmis à l'extérieur dudit dispositif (10) et atteint une matière photoluminescente (300) ;- au moins un photodétecteur de comptage de photons (30) configuré pour recevoir une lumière de réponse (400) générée par l'éclairage de ladite matière photoluminescente (300) par le faisceau de lumière (290) et convertir ladite de lumière de réponse (400) en un signal électrique ;- au moins un système électronique de traitement de signal (70) configuré pour traiter ledit signal électrique généré ; et- au moins un moyen de transmission de signal (80) configuré pour transmettre les signaux générés par ledit système électronique de traitement de signal (70) vers l'extérieur dudit dispositif (10).
- 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source de lumière (20) comprend un dispositif électroluminescent (22) et un circuit électronique pilote (21) connecté électriquement audit dispositif électroluminescent (22).
- 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une encapsulation mécanique (90) pour loger la source de lumière (20), le photodétecteur de comptage de photons (30) et le système électronique de traitement de signal (70), l'encapsulation mécanique (90) logeant en outre un système optique (50) configuré pour transmettre de la lumière entre les surfaces interne et externe du dispositif (10).
- 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite encapsulation mécanique 90 loge en outreLun filtre optique (60) connecté audit photodétecteur (30) ; et un multiplexeur/démultiplexeur optique (40) ayant un premier (41), un deuxième (42), et un troisième (43) terminal, ledit premier terminal (41) étant connecté à ladite source de lumière (20), le troisième terminal 43 étant connecté audit filtre optique (60), tandis que le deuxième terminal (42) est connecté audit système optique (50), de sorte que la lumière générée par la source de lumière (20) entre à travers le premier terminal 41 et sorte à travers ledit deuxième terminal (42), et qu'un signal lumineux de réponse (400) entre à travers ledit deuxième terminal (42) et sorte à travers ledit troisième terminal (43) vers le filtre optique (60).
- 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit au moins un moyen de transmission de signal (80) est un câble ombilical (80) connecté à une encapsulation mécanique (90) dans lequel ledit câble ombilical (80) est également utilisé en tant que source d'approvisionnement en énergie.
- 6. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre :une première encapsulation mécanique (90a) pour loger la source de lumière (20) et qui comprend un premier système de transmission de lumière optique (51) ;- au moins une deuxième encapsulation mécanique (90b) qui loge le système électronique de traitement de signal (70), le détecteur de comptage de photons (30), un filtre optique (60) connecté au photodétecteur (30) et un système de réception de lumière optique (52) ;- de sorte que la lumière générée par la source de lumière (20) traverse le système de transmission de lumière optique (51) pour atteindre la matière photoluminescente (300) et la lumière de réponse (400) est reçue par le système de réception de lumière optique (52) et traverse le filtre optique 60 vers le photodétecteur (30).
- 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit moyen de transmission de signal (80) est un câble ombilical (80) connecté à ladite première encapsulation mécanique (90a) et à ladite seconde encapsulation mécanique 90b où ledit câble ombilical (80) est également utilisé en tant que source d'approvisionnement en énergie.
- 8. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend : au moins un module périphérique (700) pourvu d'une encapsulation mécanique pour loger la source de lumière (20), un système optique (50) configuré pour transmettre et recevoir de la lumière entre les surfaces interne et externe du dispositif (10) ; un filtre optique (60) et un multiplexeur/démultiplexeur optique (40) ayant un premier (41), un deuxième (42), et un troisième (43) terminal, ledit premier terminal (41) étant connecté à ladite source de lumière (20), le troisième terminal (43) étant connecté audit filtre optique (60), tandis que le deuxième terminal (42) est connecté audit système optique (50), de sorte que la lumière générée par la source de lumière (20) entre à travers le premier terminal (41) et sorte à travers ledit deuxième terminal (42), et qu'un signal lumineux de réponse (400) entre à travers ledit deuxième terminal (42) et sorte à travers ledit troisième terminal (43) vers le filtre optique (60) ; et un module central (600) ayant une encapsulation mécanique pour loger un multiplexeur de signal optique (610), le détecteur de comptage de photons (30) et le système électronique de traitement de signal (70), dans lequel le moyen de transmission de signal (80) est un câble ombilical (80) connecté au module central (600) et au module périphérique (700), le câble ombilical (80) ayant des fibres optiques pour transmettre la lumière de réponse (400) du filtre optique (60) au module central (600).
- 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la lumière de réponse (400) est sélectionnée parmi l'une d’une lumière de photoluminescence, d’une lumière de diffusion inélastique de Raman ou d'une lumière de diffusion élastique.5
- 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le détecteur de comptage de photons (30) est sélectionné parmi un ensemble de détecteurs de comptage de photons, un photomultiplicateur, une ou plusieurs photodiodes d’avalanche, un ensemble de photodiodes d’avalanche, un bolomètre à supraconducteur ou un détecteur de nanofils supraconducteurs.
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| US5929453A (en) * | 1997-06-03 | 1999-07-27 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Underwater spectroscopic detector |
| CN101915755A (zh) * | 2010-07-16 | 2010-12-15 | 中国海洋大学 | 水下拉曼-荧光光谱联合探测装置 |
| US8017928B2 (en) * | 2004-03-05 | 2011-09-13 | Advanced Sensors Limited | LED fluorometer with remote detection capability |
-
2018
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| CN101915755A (zh) * | 2010-07-16 | 2010-12-15 | 中国海洋大学 | 水下拉曼-荧光光谱联合探测装置 |
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