Sisira SURESH soutiendra sa thèse intitulée Impulsive stimulated Raman scattering imaging using ultra-fast acoustic-optic delay lines le mercredi 18 décembre à 13h30 dans l’Amphithéâtre Ponte, situé sur le campus St Jérôme à Marseille. La présentation sera en anglais, ainsi que les diapositives.
Composition du Jury :
– Arnauld MUSSOT : Professeur, Université de Lille
– Manuel JOFFRE : Professeur, École Polytechnique, Paris
– Nicolas FORGET : Directeur de recherche, Institut de Physique de Nice
– Sophie BRASSELET : Directrice de recherche, CNRS, Institut Fresnel
– Hervé RIGNEAULT : Directeur de recherche, CNRS, Institut Fresnel
– Samuel MÉTAIS : Maître de conférences, Centrale Méditerranée, Institut Fresnel
Résumé : Le domaine de l’imagerie a connu des progrès remarquables, grâce aux avancées en matière de manipulation et de détection de la lumière. La microscopie moderne offre une résolution et une spécificité chimique sans précédent, permettant une observation détaillée des spécimens grâce à divers mécanismes de contraste. Ces méthodes, qui comprennent des techniques optiques et non optiques, ont évolué pour permettre l’imagerie de cellules vivantes sans qu’il soit nécessaire de les colorer, alors que la sensibilité chimique reste un facteur clé pour l’identification de la composition d’un échantillon.
Parmi les techniques qui sont apparues pour améliorer la sensibilité chimique, la spectroscopie infrarouge a été une des premières innovations. Toutefois, ses limites -notamment en ce qui concerne l’absorption d’eau – ont conduit à rechercher d’autres méthodes. La découverte de la diffusion Raman, qui est passée d’un simple outil spectroscopique à une technique d’imagerie avancée, a constitué une évolution im-portante. La diffusion Raman cohérente (CRS) a amélioré les limites de la diffusion Raman spontanée en utilisant des processus d’excitation vibrationnelle plus efficaces. Cependant, la CRS est limitée par son incapacité à détecter les vibrations dans certaines gammes de basses fréquences et par son inefficacité à exciter de multiples modes vibrationnels, ce qui incite à explorer de nouvelles techniques pour surmonter ces défis.
Cette thèse se concentre sur la diffusion Raman stimulée par impulsion (ISRS), une technique pompe-sonde qui surmonte les limitations de la CRS. En utilisant une approche dans le domaine temporel, nous démontrerons comment l’ISRS excite les vibrations moléculaires avec de courtes impulsions de pompe, ce qui permet de recueillir plus d’informations dans le domaine spectral en une seule acquisition. Pour ce faire, on étudie tous les modes excités par la largeur de bande de l’impulsion de pompe, ce qui produit un indice de réfraction transitoire qui peut ensuite être analysé à l’aide d’une impulsion de sonde qui est modulée lorsqu’elle se déplace dans le milieu. Une simple transformée de Fourier de cette modulation permet d’obtenir des spectres à large bande.
En utilisant des dispositifs acousto-optiques, en particulier des filtres dispersifs programmables acousto-optiques (AOPDF) et une ligne à retard agile (ADL) pour la mise en forme de l’impulsion et le contrôle du retard, ce travail permet d’obtenir une imagerie hyperspectrale à une fréquence de 7 Hz, avec un temps d’arrêt des pixels de 25 µs selon la ligne à retard utilisée. Nous démontrerons comment nous avons amélioré la vitesse d’imagerie en passant à un système d’imagerie “ Scanimage ” construit à la maison. En outre, nous avons amélioré la limite de détection en incorporant une source laser à large bande avec un meilleur contrôle des impulsions et une meilleure résolution spectrale grâce à des balayages à retardement plus longs. Le dispositif expérimental combine des lasers à large bande, des lignes à retard acousto-optiques et une acquisition rapide des données, optimisant l’ISRS pour les régions Raman à haute et basse fréquence. L’imagerie d’échantillons pharmaceutiques et liquides démontre une vitesse et une résolution améliorées.
Dans cette thèse, nous présenterons également un mode de “ détection sélective ” des échantillons en contrôlant le délai d’échantillonnage de la sonde. Ceci est rendu possible par l’utilisation de l’ADL, qui offre la flexibilité d’échantillonner à un délai spécifique.
Ces avancées dans le domaine de l’ISRS permettent une imagerie chimique pré-cise et en temps réel, avec des applications dans des domaines tels que les produits pharmaceutiques et la biomédecine. Cette recherche repousse les limites de la spectroscopie Raman et ouvre la voie aux développements futurs de l’imagerie hyperspectrale.
