Durée
20h Th, 5h Pr
Nombre de crédits
Enseignant
Coordinateur(s)
Langue(s) de l'unité d'enseignement
Langue anglaise
Organisation et évaluation
Enseignement au deuxième quadrimestre
Horaire
Unités d'enseignement prérequises et corequises
Les unités prérequises ou corequises sont présentées au sein de chaque programme
Contenus de l'unité d'enseignement
Le cours illustre les applications récentes de la spectroscopie moléculaire avancée et introduit les bases de la conception instrumentale et du traitement de données spectrales. Il est orienté vers les besoins des chimistes, en reliant les principes théoriques aux aspects pratiques de construction d'instruments et d'exploitation de données complexes. Il s'articule en 7 Lessons théoriques (de 2h) et 2 séances pratiques (de 4h), couvrant les sujets suivants:
Leçon 1. Rappels fondamentaux des notions de bases en spectroscopie moléculaire : transitions et règles de sélection, élargissement des raies spectrales (naturel et instrumental), notion de qualité spectrale avec le rapport signal-sur-bruit.
Leçon 2. Sources de lumière en spectroscopie: présentation des principales sources lumineuses (lampes, LED, lasers,...), analyse de leurs caractéristiques technique et critères de sélection selon l'application chimique.
Leçon 3. Détecteurs en spectroscopie : présentation des principaux détecteurs (photodiode, PMTs, CCD/CMOS, InGaAs, ...) et de leurs paramètres de performance (rendement quantique, bruit, dynamique de réponse et de lecture).
Leçon 4. Conception optique des spectromètres : Exploration des architectures instrumentales et de leurs performances, résolution spectrale (point detectors et détecteurs matriciels), résolution spatiale (objectifs réfractifs et réfléchissants), confocalité et imagerie spectrale.
Leçon 5. Prétraitement des spectres: préparation des données spectrales, estimation du rapport signal/bruit, lissage, correction de ligne de base, dérivation et soustraction spectrale. Présentation des bases de données spectrales et de leur utilisation.
Leçon 6. Analyses chimiométriques avancées: présentation des approches statistiques multivariées de traitement des données spectroscopiques, analyses exploratoires (PCA), méthodes de régression supervisée (MLR, PCR, PLS, PLS-DA) et introduction à la résolution multivariée (MCR).
Leçon 7. Technique spectroscopies avancées et applications: spectroscopies multiphotoniques, fluorescence résolue en temps, spectroscopie pump-probe et femtoseconde.
TP1. Construction et alignement d'un spectromètre : alignement de composants optiques, calibration et acquisition de spectres.
TP2. Analyse en composantes principales sur données spectroscopiques : application de PCA, interprétation des résultats pour l'identification de composés, suivi de réactions, discrimination de mélanges.
Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) de l'unité d'enseignement
L'objectif du cours est que les étudiants soient capables d'établir une stratégie de caractérisation spectroscopique et de traitement du signal. Cette stratégie doit être adaptée en fonction du type d'échantillon, mais également prendre en compte certains aspects techniques et complémentaires des méthodes spectrales.
Savoirs et compétences prérequis
Les étudiants devront avoir des notions fondamentales de spectroscopie.
Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement
Le cours est divisé en 7 leçons de 2h couvrant un chapitre complet. Des exercices appliqués (TDs, 2 séances de 4h) seront réalisés. Le traitement chimiométrique des données sera réalisé sur logiciel. Les étudiants seront ammenés à développer un instrment optique.
Mode d'enseignement (présentiel, à distance, hybride)
Cours donné exclusivement en présentiel
Supports de cours, lectures obligatoires ou recommandées
Les étudiants auront une copie des présentations de cours ainsi que des notes de cours.
Modalités d'évaluation et critères
Examen(s) en session
Toutes sessions confondues
- En présentiel
évaluation orale
Travail à rendre - rapport
Interrogation(s) hors session
Informations complémentaires:
Les étudiants devront mener à bien un mini-projet qui consistera en l'alignement d'un mini-instrument permettant d'enregistrer des données spectrales et à les analyser des données spectrales complexes avec les outils mis à leur disposition. Les étudiants seront évalués sur base d'une présentation des résultats obtenus à partir des données spectrales (qui leurs seront soit fournies dans ce cours, soit issues de leur travaux de fin d'étude - mémoire) et des traitements adéquats du signal.
Les modalités restent les mêmes pour l'évaluation de septembre si la cote est inférieure à 10/20 en juin.
Stage(s)
Remarques organisationnelles et modifications principales apportées au cours
Le cours est donné en anglais.
Contacts
Prof. Gauthier EPPE
Département de Chimie, Bât B6c (bureau 1/8), Allée du 6 aout, 11 à 4000 Liège
Tél: +32 4366.34.22; e-mail : g.eppe@uliege.be
Dr. Cédric MALHERBE
Département de Chimie, Bât B6c (bureau 1/9), Allée du 6 aout, 11 à 4000 Liège
Tél: +32 4366.36.47; e-mail : c.malherbe@uliege.be