La spectrométrie d'émission atomique par plasma à couplage inductif

Résumé du document

C'est une technique d'analyse permettant de doser qualitativement et quantitativement presque tous les éléments de la classification périodique dans diverses matrices. Cependant elle permet de doser chaque élément seulement dans sa totalité : il est impossible de déterminer sous quelle forme se présente l'élément dans l'échantillon.

Cette technique d'analyse repose sur le principe de l'émission atomique.

Un atome possède un certain nombre de niveaux d'énergie. Quand on l'excite, un ou plusieurs électrons quittent leur orbitale d'état fondamental pour migrer sur une orbitale plus éloignée du noyau et ayant un niveau d'énergie plus important. Cependant, l'atome est moins stable dans son état excité, il tend donc à revenir à un état d'équilibre plus stable en libérant de l'énergie sous forme de rayonnements électromagnétiques : les photons.

Extraits

[...] L'oscillateur transforme la puissance en énergie haute fréquence (environ 40 MHz). Il y a couplage inductif entre le générateur haute fréquence et le plasma. Ainsi, le plasma est amorcé par une décharge électrique qui va l'ioniser partiellement. Ensuite les atomes sont freinés par collision provoquant alors un échauffement qui fournira l'énergie nécessaire à l'auto-entretien du plasma. Le système optique Dans le plasma les atomes et les ions excités vont émettre des photons pour retomber sur un état de plus faible énergie (plus stable). [...]

[...] La relation entre la quantité d'énergie E et la longueur d'onde du rayonnement électromagnétique émis ou absorbé peut s'exprimer à partir de l'équation de Planck : Avec : E : différence d'énergie entre deux niveaux h : Constante de Planck = 6,626068 10-34 m2.kg.s-1 c : Célérité de la lumière = m.s ( : Longueur d'onde en mètres Cette équation montre que l'énergie et la longueur d'onde sont inversement proportionnelles. Plus la différence entre deux niveaux d'énergie est importante, plus la longueur d'onde absorbée ou émise sera faible lors de la transition entre ces deux niveaux. Un élément donné a plusieurs transitions électroniques possibles donc plusieurs raies d'émission de longueurs d'onde et d'intensités différentes. Chaque élément possède sa propre série de niveaux énergétiques donc un spectre unique de longueurs d'onde émises. Le plasma Les phénomènes d'émission atomique dans la technique d'analyse ICP ont lieu dans le plasma. [...]

[...] Cet état particulier est aujourd'hui considéré comme le quatrième état de la matière. Il est constitué d'électrons et d'atomes en équilibre entre état neutre et ionisé. Cf. figure 2 : le plasma à l'intérieur de la torche. Figure 2 : le plasma à l'intérieur de la torche Formation du plasma On fait circuler un flux d'argon dans un tube de quartz à l'intérieur d'un solénoïde spires). A l'aide d'une décharge électrique on amorce le plasma en ionisant partiellement le gaz parcourant la torche. [...]

[...] Ensuite nous vérifions la ligne de base pour ces pics. Puis nous rentrons les résultats des analyses dans un tableur Excel, qui indiquera les résultats en ppm pour l'échantillon (l'analyse étant réalisée sur une certaine masse et dans un certain volume). Rapport d'analyse Les résultats sont ensuite reportés dans un rapport d'analyse avec la méthode de préparation des échantillons, leur mise en solution. Nous indiquons également que les résultats ne sont pas garantis car la mise en solution est partielle. [...]

[...] Son but est de compter les photons émis par les atomes dans le plasma pour se désexciter. Les photons incidents viennent bombarder la face métallique du détecteur libérant des électrons qui sont collectés par le semi-conducteur. Celui-ci produit un signal (courant électrique) à partir d'une valeur seuil (limite de détection) jusqu'à une valeur limite (saturation). Cf. figure 7 : le détecteur Vista Chip. Figure 7 : le détecteur Vista Chip Traitement du signal Le signal est transmis par un ensemble de cartes électroniques à un ordinateur équipé du logiciel Vista. [...]