Couramment utilisé pour les mesures de concentrations chimiques en solution, les mesures d’absorbance reposent sur la capacité d’un milieu à absorber une radiation qui le traverse. Lors des réactions chimiques entre un composé chimique de détection et un élément à quan- tifier, la modification du composé induit une modification de l’absorbance du milieu. A travers l’utilisation de solution étalon il est alors possible de déterminer un abaque reliant l’absorbance d’un milieu à une longueur d’onde définit en fonction de la concentration en élément à quantifier.
4.3.1 Dosage des nitrites et nitrates (N O
2/N O
3)
La détection des nitrites et nitrates est réalisée à partir des éléments de Griess. L’ion nitrite va réagir dans un premier temps avec de l’acide sulfanilique (Réactif A) pour former un sel de diazonium. L’adjonction du réactif B composé d’α-naphtylamine va alors former un produit de coloration rouge dont la longueur d’onde maximale est à 540 nm. La mesure de la concentration des nitrates est effectuée de la même manière en tenant compte d’un temps d’incubation pendant lequel une enzyme Nitrate Reductase va permettre la conversion des nitrates en nitrites. Ainsi, le dosage des deux espèces se fait d’une part par la mesure directe de la concentration des nitrites puis de leur concentration en présence de l’enzyme. La soustraction des deux réponses donne alors la concentration des nitrates présents dans le solvant.
Le kit utilisé (Sigma-Aldrich, 23479) permet le dosage des nitrites et nitrates dans des proportions métaboliques comprises entre 0 et 10 µM. Une dilution (1/20) est donc indis-
pensable pour pouvoir rentrer dans la zone de linéarité du kit. De même, l’utilisation de milieu de culture comportant du rouge phénol dans la zone d’absorbance du produit de colo- ration oblige l’utilisation de milieu sans rouge phénol. Les courbes d’étalonnage utilisent des solutions-mères de NaNO2et NaNO3 et sont réalisées en triplicata pour chaque solvant étu-
dié. Le lecteur de plaque utilisé lors de nos mesures est un CLARIOstar de la marque BMG LABTECH qui permet la mesure d’absorbance à 540 nm (maximum d’absorbance préconisé par le fabriquant) mais également une mesure plus large de 500 à 600 nm pour observer le cas échéant un déplacement des pics d’absorbance et une éventuellement pollution par les solvants.
Caractérisation des jets de plasma froid
Toutes les substances actives présentes dans un liquide activé par plasma ont pour origine la composition même de ce dernier. C’est pourquoi de nombreux diagnostics plasma sont régulièrement mis en œuvre par les équipes de recherche qui conçoivent et/ou utilisent des jets de plasma pour des applications biomédicales. Ce chapitre à pour objectif de présenter les diagnostics qui ont été utilisés pour caractériser les jets de plasmas employés durant cette thèse.
5.1 Outils de diagnostic optique
La quasi totalité des diagnostics des jets de plasma à la pression atmosphérique est réalisée à partir de l’analyse des radiations émises par les espèces excitées par le plasma. Avant de voir quelles sont les informations qu’il est possible de déterminer de manière optique, nous allons présenter le spectromètre utilisé lors de cette thèse, le dispositif de mesure de l’irradiance des radiations émises par le plasma dans la région UV-C du spectre électromagnétique ainsi que la caméra haute vitesse utilisée pour déterminer la vitesse d’expansion des jets de plasma DBD.
5.1.1 Le spectromètre
La spectroscopie d’émission optique est réalisée en utilisant un spectrophotomètre de 0,75 m de longueur focale (Acton Spectra SP 2750, dans la configuration Czerny Turner) équipé de trois réseaux de diffraction : un réseau avec 2400 tr/mm blazé à 240 nm pour la spectroscopie UV et deux réseaux 1800 tr/mm et 600 tr/mm blazés à 500 nm pour la spectroscopie visible et proche IR. Le spectromètre est équipé d’une caméra CCD (PIXIS - 100, 1340 x 100 pixels de taille 20 µm x 20 µm chacun). Les radiations du plasma sont guidées à travers une fibre optique (LG-UV-silicium 455-020-3) sur la fente d’entrée (200 µm de large) du spectromètre. Le domaine spectral que couvre le spectromètre est de 200 nm à 920 nm. Un filtre passe-haut optique est utilisé pour l’analyse de la gamme du visible dans
le but d’éviter toute perturbation des spectres visibles par le second ordre de diffraction des radiations UV. Les radiations latérales issues des jets de plasma sont recueillies par un système optique à grossissement 2x qui offre une résolution spatiale de 1 mm. Ce système optique est monté sur un support coulissant pour effectuer un balayage le long de l’axe du jet de plasma. Un exemple de spectre obtenu dans la région UV du spectre électromagnétique est donné figure 5.2.1.
5.1.2 L’irradiance mètre UV-C
L’irradiance UV-C (190-280 nm) est déterminée à l’aide d’une photodiode qui est unique- ment sensible aux radiations entre 225 et 280 nm (SG01S-C18, sglux GmbH, voir fig 5.1.1). Cette photodiode est conditionnée dans un circuit transimpédance présentant deux carac- téristiques importantes :
1. La tension aux bornes de la photodiode est nulle (fonctionnement en mode photo- voltaïque) donc le courant fournit par cette dernière est proportionnel à l’éclairement reçu. On parlera donc de photo-courant.
2. Le photo-courant est converti en tension avec un gain de 106 V/A
Le circuit transimpédance est suivit d’une chaîne d’amplification à base d’amplificateurs opérationnels. Ce circuit est équipé d’un système de réglage d’offset permettant la mise à 0V de la sortie lorsque la photodiode n’est pas éclairée par un rayonnement UV-C. Le gain total de la chaîne d’amplification est de 1,82 V/nA.
Figure 5.1.1 – Rendement quantique de la photodiode UV-C d’après la documentation constructeur
5.1.3 Caméra haute vitesse
L’évolution spatiale du jet de plasma est déterminée en utilisant une caméra intensifiée 512x512 CCD-array (PI-MAX Princeton Instruments) équipée d’un objectif Nikkor AF Mi- cro 60 mm. La caméra peut enregistrer une image avec une durée d’exposition de seulement
4 ns permettant de suivre le développement d’un jet de plasma DBD. Sa sensibilité spectrale couvre le spectre visible (360-920 nm).