Dispersion linéaire réciproque
Systèmes dispersifs en spectrométrie atomique

P2660 v1 Article de référence

Dispersion linéaire réciproque
Systèmes dispersifs en spectrométrie atomique

Auteur(s) : Jean-Michel MERMET

Date de publication : 10 mars 2002 | Read in English

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Sommaire
Médias

Présentation

1 - Spectromètres : définitions et types

2 - Réseaux de diffraction

2.1 - Caractéristiques d’un réseau
2.2 - Formule des réseaux
2.3 - Longueur d’onde maximale diffractée par un réseau
2.4 - Ordres observés

$Figure 3 - Diffraction d’un faisceau incident entre 200 nm et 500 nm pour un angle d’incidence = 20 o et un nombre n = 1 200 traits · mm –1$
2.5 - Angle et longueur d’onde de miroitement
2.6 - Production des réseaux
2.7 - Illumination d’un réseau

3 - Montage optique à réseau plan

3.1 - Réseau plan conventionnel

Tableau 1
3.2 - Réseau échelle

Tableau 2

4 - Montages optiques à réseau concave

4.1 - Polychromateur à réseau concave
4.2 - Monochromateur à réseau concave

5 - Dispersion linéaire réciproque

6 - Résolutions théorique et pratique

6.1 - Résolution théorique

Tableau 5
6.2 - Bande passante et fentes résultantes

Tableau 6
6.3 - Aberrations optiques

Tableau 7
6.4 - Résolution pratique
6.5 - Compromis résolution - domaine de longueur d’onde
6.6 - Réglage des fentes

7 - Mesure de l’intensité nette d’une raie d’analyse

7.1 - Polychromateur à fentes fixes
7.2 - Monochromateur
7.3 - Étalonnage en longueur d’onde

8 - Conclusion

Bibliographie & annexes

Présentation

Auteur(s)

Jean-Michel MERMET : Ingénieur de l’École nationale supérieure de chimie de Strasbourg - Docteur ès sciences - Directeur de recherche au CNRS Laboratoire des sciences analytiques de l’université Claude-Bernard (Lyon I)

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INTRODUCTION

De nombreuses méthodes d’analyse élémentaire sont fondées sur l’utilisation de spectres de raies atomiques. On peut citer la spectrométrie d’ émission atomique avec comme sources de radiation possibles la flamme, l’arc, l’étincelle, la décharge luminescente et les plasmas (en particulier les plasmas à couplage inductif ou ICP), la spectrométrie d’ absorption atomique avec comme sources d’atomisation la flamme et le four, et la spectrométrie de fluorescence atomique. Pour pouvoir utiliser une raie d’un spectre, il est nécessaire de pouvoir l’isoler à l’aide d’un système qui va disperser la lumière en fonction de la longueur d’onde . Si les deux derniers types de spectrométrie permettent de s’affranchir presque totalement des interférences spectrales, il n’en est pas de même pour la spectrométrie d’émission. Il faut alors que la raie sélectionnée pour l’analyse soit séparée des autres raies présentes dans le spectre d’émission. Le rôle du système dispersif devient alors crucial, en particulier au niveau de la versatilité de la sélection de la raie suivant le problème analytique, de la résolution permettant de séparer la raie et du domaine de longueurs d’onde accessible par le système. Les différents types de spectromètre, les réseaux de diffraction, plan, concave, échelle, avec leurs propriétés, les différents montages optiques, les concepts de résolution théorique et pratique, et la mesure de l’intensité nette d’une raie spectrale seront décrits dans cet article.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-p2660

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5. Dispersion linéaire réciproque

Un système dispersif est caractérisé par la dispersion linéaire réciproque et la résolution pratique. La dispersion linéaire réciproque d λ /dx, est la capacité d’un système dispersif à étaler le spectre dans le champ focal. Elle est exprimée en nm · mm ^–1. Cette dispersion sera d’autant meilleure que sa valeur sera plus faible. Le terme « réciproque » vient du fait qu’au départ on parlait de dispersion linéaire d x /d λ. La dérivation de l’équation du réseau sur l’angle β conduit à :

cos β d β = k n d λ

La dispersion linéaire réciproque est liée à la dispersion angulaire d λ /d β par la focale f :

\frac{d λ}{d x} = \frac{1}{f} \frac{d λ}{d β}

d’où la dispersion linéaire réciproque d λ /dx :

\frac{d λ}{d x} = \frac{cos β}{k n f}

Lorsque l’on utilise des nm · mm^–1 pour exprimer la dispersion linéaire réciproque, il est nécessaire d’ajouter un coefficient pour tenir compte de la différence entre nm et mm :

\frac{d λ}{d x} = 10^{6} \frac{cos β}{k n f}

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