Faisabilité d'un capteur spectroscopique proche infrarouge pour la détermination chimiométrique de cractéristiques physico-chimiques de matériaux plats en cours de fabrication - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2007

Feasibility of a near infrared spectroscopic sensor for chemometrics determination of physico-chemical features of flat materials during process

Faisabilité d'un capteur spectroscopique proche infrarouge pour la détermination chimiométrique de cractéristiques physico-chimiques de matériaux plats en cours de fabrication

Résumé

Flat materials manufacturing industries need on-line measurement systems which make features control possible. Multilayer plastic films are particularly used for food packaging thanks to their tightness properties. Measurement of barrier layers thickness is the most interesting part, but current on-line analysis techniques do not enable discrimination. So, the aim is to develop an infrared spectroscopic sensor able to measure one or several layers by adapting chemometrical models.
Near infrared compared to mid infrared allows the analysis of a larger range of thickness, but increases interference fringes because of low absorbances. This problem is treated by mathematical methods such as Fast Fourier Transform and wavelets. An instrumental configuration based on polarization theory and Brewster's angle was found to be the most efficient.
Highly capable predictive models for monolayer films have been developed by PLS regression. Study of multilayer films required reference method, because none is established nowadays. Different methods such as scanning electron microscopy and spectroscopic ellipsometry have been tested. Finally, stack of monolayer samples of known thickness has supplied better results. These have been confirmed by low coherence optical reflectometry. So, near infrared spectroscopy coupled with chemometrics is a powerful tool for quantitative analysis of plastic films.
Les industries de fabrication de matériaux plats sont utilisatrices de systèmes de mesure en ligne qui permettent de contrôler certaines caractéristiques. Les films plastiques constitués de plusieurs couches sont particulièrement employés pour le conditionnement des aliments grâce à leurs propriétés d'étanchéité. Une mesure spécifique de l'épaisseur des couches barrières est de grand intérêt. Les techniques actuelles de contrôle ne peuvent pas les discriminer. L'objectif est donc de développer un capteur spectroscopique infrarouge capable de mesurer une ou plusieurs couches par adaptation de modèles chimiométriques.
Le proche infrarouge permet l'analyse d'une plus large gamme d'épaisseur par rapport à l'infrarouge moyen, mais exalte les interférences optiques à cause des faibles absorbances. Ce problème est traité mathématiquement par la transformée de Fourier rapide et les ondelettes. Une méthode instrumentale basée sur la polarisation de la lumière à angle de Brewster s'avère être la plus efficace.
Des modèles prédictifs performants ont été développés par la méthode PLS pour les films monocouches. L'étude des films multicouches a nécessité la recherche d'une méthode de référence, aucune n'étant admise actuellement. Différentes techniques comme la microscopie électronique à balayage ou l'ellipsométrie spectroscopique ont été testées. Finalement, la superposition d'échantillons monocouches d'épaisseur connue a fourni de meilleurs résultats. Ceux-ci ont été confirmés par réflectométrique optique à faible cohérence. L'analyse quantitative des films plastiques est donc possible par spectroscopie proche infrarouge couplée à la chimiométrie.
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Dates et versions

tel-00270241 , version 1 (04-04-2008)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00270241 , version 1

Citer

Séverine Trupin. Faisabilité d'un capteur spectroscopique proche infrarouge pour la détermination chimiométrique de cractéristiques physico-chimiques de matériaux plats en cours de fabrication. Autre. Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2007. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00270241⟩

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