Mesures Expérimentales en phase Gazeuse et Analyse théorique dans les domaines THz et InfraRouge d’EXplosifs – MEGATHIREX

Les bombes artisanales (IED - Improvised Explosive Devices) provoquent des pertes de plus en plus importantes au sein de nos troupes projetées à l’extérieur et restent également très largement employées pour des attaques terroristes. Celles-ci utilisent des explosifs de diverses natures. Difficiles à détecter elles sont d’une redoutable efficacité.
Toute une panoplie de solution est en cours d’évaluation pour leur détection. Les techniques de spectroscopies optiques présentent sans aucun doute un fort potentiel. Dans ce panel, nous proposons d’exploiter les ondes THz, situées entre deux domaines spectraux bien connus et fort utilisés que sont les micro-ondes et l’infrarouge. Nous pensons en effet que la spectroscopie THz peut compléter voire même concurrencer d’autres méthodes de détection et d’analyse de substances pyrotechniques. La spectroscopie THz offre ainsi une excellente sélectivité que ce soit avec les signatures rotationnelles des petites molécules polaires et/ou les signatures vibrationnelles basse-fréquence de systèmes moléculaires plus complexes. La spectroscopie THz s’inscrit comme une rupture technologique importante dans la détection, l’analyse et la quantification d’une grande variété d’espèces moléculaires. Les potentialités offertes par les méthodes THz sont de plus en plus examinées dans la détection et la quantification d’agents chimiques impliqués dans les programmes militaires.
Contrairement au gaz, qui font l’objet d’importantes études dans le domaine THz depuis de nombreuses années, souvent à des fins d’études fondamentales, l’interaction des ondes THz avec des substances explosives semble être un sujet de recherche beaucoup plus récent. C’est sans aucun doute la technique de spectroscopie dans le domaine temporel (THz Time Domain Spectroscopy ou THz-TDS) qui a levée bon nombre de verrous technologiques pour initier ces premières études. Il existe désormais de nombreuses données sur ce type de composés mais qui ne convergent pas toutes, en raison principale de conditions de mesures différentes (produits purs ou dilués, utilisation d’une matrice ou non…). L’ajout d’additifs modifie les spectres et complique donc la reconnaissance de telle ou telle substance prohibée. On peut également s’interroger légitimement sur la possibilité de reconnaître un mélange d’explosif qui individuellement ne présente pas de spectre très caractéristique. De plus les conditions de mesures, essentiellement par transmission avec des épaisseurs bien contrôlées restent difficiles à transposer à des conditions opérationnelles hors laboratoire.
Pour certains explosifs ou de leurs dérivées qui présentent des tensions de vapeur importante, une détection de la phase gaz, beaucoup plus discriminante peut être envisagée. Malgré tout, ces composés relativement lourds ne sont pas très volatils, et nécessitent donc des outils d’une très grande sensibilité d’autant plus que les additifs diminuent encore leur volatilité. Cette approche présente selon nous un gros potentiel, mais un gros travail fondamental reste encore nécessaire. A notre connaissance, les spectres THz en phase gaz des substances explosives les plus volatiles ne sont pas connus.
Nous proposons dans ce projet, d’enregistrer et d’interpréter les spectres THz et InfraRouge Lointain des phases vapeurs de quelques explosifs cibles. Ces données inédites renseigneront sur le potentiel de cette bande spectrale pour détecter ce type de substances en phase gaz. Le partenaire industriel dressera alors les possibilités d’un développement expérimental à des niveaux TRL (Technology Readiness Level) plus élevés