Méthodes d’analyses radiochimiques et isotopiques

Les méthodes d’analyses radiochimiques et isotopiques sont nombreuses et variées. Elles ont en commun le fait que les mesures concernent les propriétés du noyau de l’atome et non son cortège électronique. Elles s’affranchissent ainsi de la liaison chimique. Ces mesures sont très sensibles et très sélectives qu’elles portent soit sur les rayonnements émis par les isotopes radioactifs, soit sur la masse des isotopes stables. Aussi, les méthodes d’analyse radiochimiques et isotopiques sont le plus souvent utilisées pour la détermination de très faibles quantités de matière dans le domaine des microgrammes aux fractions de picogramme. Elles s’appliquent à la détermination de la plupart des éléments. Elles sont souvent multiélémentaires, simples et rapides à mettre en œuvre. Elles peuvent être très efficaces dans les études sur la spéciation.

Nous avons classé ces méthodes en trois groupes :

• celles qui utilisent la mesure d’isotope préexistant dans le milieu à caractériser ;

• celles qui utilisent l’ajout d’un isotope stable ou radioactif au milieu à caractériser ;

• celles qui utilisent l’irradiation du milieu à caractériser pour y générer soit des rayonnements mesurés pendant l’irradiation, soit des isotopes radioactifs mesurés après la fin de l’irradiation.

Les méthodes radiochimiques et nucléaires d’analyse ont connu leur apogée en 1960-1970 avec la généralisation des moyens d’irradiation dans le monde (réacteurs nucléaires, accélérateurs de particules, sources isotopiques) et l’apparition d’une électronique de mesure performante (détecteurs à semi-conducteurs et micro-ordinateur) autorisant le développement des analyses sans traitement chimique et leur automatisation. Depuis, d’autres méthodes très performantes, reposant sur d’autres principes d’excitation et de détection, ont vu le jour et/ou ont été développées (excitation par plasma, laser, rayonnement cyclotron, etc., mesures par spectrométrie de masse avec accélérateur, fluorescence résolue en temps, spectroscopie photoacoustique, etc.). Ces méthodes peuvent atteindre des sensibilités de détection équivalentes et apporter des informations complémentaires. Elles ont surtout l’avantage de ne pas utiliser d’éléments radioactifs et d’échapper ainsi aux contraintes croissantes engendrées par leur usage. Les méthodes radiochimiques et nucléaires conservent leur raison d’être car elles sont souvent plus simples et plus aisées à mettre en œuvre. L’appareillage utilisé est dans beaucoup de cas moins onéreux et les résultats obtenus moins sujets à erreur. Il est à retenir que les radioactivités à manipuler sont faibles et qu’elles sont parfaitement contrôlées. L’accident de Chernobyl et le problème posé par le stockage des déchets nucléaires relance depuis une dizaine d’années les recherches dans le domaine de la radiochimie qui dépasse largement le cadre de cet exposé [1]. Nous n’aborderons pas dans cet article les marquages isotopiques en dehors de leur utilisation en analyse élémentaire quantitative, pas plus que l’utilisation des radioéléments en diagnostic médical (imagerie, étude de métabolisme) ou pour les traitements thérapeutiques.