En spectroscopie FTIR, augmenter le nombre de scans améliore-t-il systématiquement la qualité du résultat ? Pas forcément.
4, 16, 32, 64 scans ou davantage : le réglage influence le rapport signal/bruit, mais aussi le temps d’acquisition. Multiplier les scans sans raison peut donc rallonger inutilement une analyse sans apporter d’amélioration réellement utile.
Alors, combien de scans faut-il réaliser pour une analyse FTIR ? La réponse dépend avant tout de l’échantillon, de la technique d’échantillonnage et de l’objectif de la mesure.
À quoi correspond le nombre de scans en FTIR ?
Lors d’une mesure FTIR, le spectromètre peut réaliser plusieurs acquisitions successives puis les moyenner afin de produire le spectre final.
L’intérêt principal est de réduire l’influence du bruit aléatoire et d’améliorer le rapport signal/bruit.
En théorie, plus le nombre de scans augmente, plus le bruit aléatoire diminue. Mais le gain n’est pas proportionnel au nombre de scans.
Pour améliorer sensiblement le rapport signal/bruit, il faut donc parfois augmenter fortement le nombre d’acquisitions.
Autrement dit : passer de quelques scans à plusieurs dizaines peut être utile dans certaines conditions, mais multiplier systématiquement les scans n’est pas nécessairement la meilleure stratégie.
16 ou 32 scans sont-ils suffisants en FTIR ?
Il n’existe pas de nombre universel.
Pour une analyse de routine réalisée sur un échantillon présentant des bandes d’absorption nettes et suffisamment intenses, un nombre relativement limité de scans peut fournir un spectre parfaitement exploitable.
À l’inverse, lorsque le signal est faible, que la quantité d’échantillon disponible est réduite ou que l’on recherche de très faibles variations spectrales, augmenter le nombre de scans peut améliorer le résultat.
Le bon réglage est donc celui qui permet d’obtenir un rapport signal/bruit compatible avec l’information recherchée, sans augmenter inutilement le temps d’analyse.
Quand faut-il augmenter le nombre de scans ?
Plusieurs situations peuvent justifier davantage d’acquisitions.
C’est notamment le cas lorsque :
- le signal mesuré est faible ;
- certaines bandes sont difficiles à distinguer du bruit ;
- l’échantillon est disponible en très petite quantité ;
- de faibles différences entre plusieurs spectres doivent être observées ;
- la technique d’échantillonnage produit intrinsèquement un signal plus faible.
Dans ces situations, réaliser davantage de scans puis les moyenner peut faciliter l’interprétation.
Mais avant de passer, par exemple, de 32 à 128 scans, il faut se poser une autre question : le manque de signal provient-il réellement du nombre de scans ?
Un mauvais spectre ne se corrige pas toujours en ajoutant des scans
C’est un point essentiel.
Si votre spectre FTIR est de mauvaise qualité, augmenter le nombre de scans n’est pas nécessairement la solution.
Un mauvais contact entre l’échantillon et le cristal en ATR, une concentration inadaptée en transmission, une mauvaise préparation de l’échantillon ou une fenêtre optique dégradée peuvent être responsables du problème.
Dans ce cas, multiplier les acquisitions revient essentiellement à répéter davantage de fois une mesure qui n’est pas optimale.
Avant d’augmenter le nombre de scans, vérifiez donc la qualité de votre échantillonnage.
C’est souvent là que se trouve la marge d’amélioration la plus importante.
Nombre de scans et résolution FTIR : deux réglages différents
Le nombre de scans est parfois confondu avec la résolution spectrale.
Pourtant, ces deux paramètres n’ont pas le même rôle.
Le nombre de scans agit principalement sur le rapport signal/bruit grâce au moyennage de plusieurs acquisitions.
La résolution spectrale détermine la capacité à distinguer des bandes proches les unes des autres.
Augmenter le nombre de scans ne permettra donc pas de séparer deux bandes que la résolution choisie ne permet pas de distinguer.
Inversement, augmenter fortement la résolution n’est pas nécessairement utile lorsque l’objectif consiste simplement à identifier un matériau à partir de bandes suffisamment distinctes.
Faut-il utiliser le même nombre de scans pour le background ?
Le background constitue une référence essentielle de l’analyse FTIR.
Il permet notamment de prendre en compte la réponse instrumentale et l’environnement de mesure avant l’acquisition de l’échantillon.
Pour obtenir des résultats cohérents, les conditions d’acquisition du background doivent être compatibles avec celles utilisées pour mesurer l’échantillon.
Les paramètres choisis doivent donc être intégrés à une méthode d’analyse cohérente et reproductible, particulièrement lorsque plusieurs opérateurs utilisent le même équipement.
Comment déterminer le bon nombre de scans ?
La meilleure approche consiste à partir de l’objectif analytique.
Pour une identification qualitative simple, demandez-vous si les bandes utiles sont clairement visibles et si le rapport signal/bruit permet une interprétation fiable.
Si c’est le cas, augmenter encore le nombre de scans apportera probablement peu d’informations supplémentaires.
Pour une application plus exigeante, vous pouvez comparer successivement plusieurs acquisitions : par exemple 8, 16, 32 puis 64 scans.
Observez alors à partir de quel niveau l’amélioration devient négligeable par rapport au temps d’analyse supplémentaire.
Vous obtenez ainsi un paramètre adapté à votre application plutôt qu’une valeur choisie par habitude.
Et si le problème venait de votre accessoire FTIR ?
Lorsqu’un laboratoire doit multiplier les scans pour obtenir un signal exploitable, il peut être pertinent d’examiner l’ensemble de la chaîne d’échantillonnage.
Le type d’accessoire utilisé, le cristal ATR, le trajet optique d’une cellule, la préparation de l’échantillon ou encore la technique choisie peuvent avoir une influence déterminante sur la qualité du signal.
Optimiser l’échantillonnage peut parfois être plus efficace que d’augmenter le temps d’acquisition.
Depuis plus de 60 ans, Eurolabo accompagne les laboratoires et les industriels dans le choix de leurs solutions de préparation et d’échantillonnage pour la spectroscopie infrarouge.
Nos experts peuvent vous conseiller sur les accessoires ATR, transmission, réflexion, cellules pour liquides ou gaz et solutions de préparation d’échantillons, notamment parmi les gammes PIKE Technologies, Specac et Harrick Scientific.
Votre spectre FTIR est trop bruité ou difficile à exploiter ? Parlez-nous de votre application : le problème ne vient peut-être pas du nombre de scans.
