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1 - SPECTROMÈTRES : DÉFINITIONS ET TYPES

2 - RÉSEAUX DE DIFFRACTION

3 - MONTAGE OPTIQUE À RÉSEAU PLAN

4 - MONTAGES OPTIQUES À RÉSEAU CONCAVE

5 - DISPERSION LINÉAIRE RÉCIPROQUE

6 - RÉSOLUTIONS THÉORIQUE ET PRATIQUE

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

Article de référence | Réf : P2660 v1

Montages optiques à réseau concave
Systèmes dispersifs en spectrométrie atomique

Auteur(s) : Jean-Michel MERMET

Date de publication : 10 mars 2002

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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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4. Montages optiques à réseau concave

4.1 Polychromateur à réseau concave

Bien qu’un grand nombre de montages optiques aient été décrits avec des réseaux standards, seul un petit nombre est réellement utilisé. Les polychromateurs utilisant un réseau concave sont basés sur la configuration de Paschen-Runge. Les réseaux concaves ne sont pas seulement utilisés pour la diffraction mais aussi pour la collimation. Le montage de Paschen-Runge utilise le cercle de Rowland où un réseau concave sphérique de rayon R est situé sur le périmètre d’un cercle de diamètre égal à R (figure 8) avec les traits du réseau perpendiculaires au plan du cercle. L’avantage d’un tel montage est que, si la fente d’entrée est située sur le cercle, le système produit des faisceaux diffractés qui seront tous focalisés sur le cercle, ce qui signifie que toutes les fentes de sortie seront également situées sur ce même cercle, dit de Rowland. Cela est un avantage d’un point de vue mécanique car un cercle, ou un morceau de cercle, est facile à usiner.

Une série de fentes de sortie et de détecteurs peut être installée en fonction du choix des éléments et des raies d’analyse (figure 8). Il est possible de monter jusqu’à 40 à 50 fentes de sortie. Il faut noter que la présence de plusieurs ordres n’est pas nécessairement un défaut avec un polychromateur. Quand deux raies ont des longueurs d’onde très voisines, il est impossible de positionner deux fentes de sortie à presque exactement la même position. Aussi, la possibilité d’utiliser deux ordres successifs permet de placer les deux fentes à des endroits différents du cercle.

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4.2 Monochromateur à réseau concave

Ce montage optique peut être aussi utilisé comme monochromateur. La sélection de la longueur d’onde est alors obtenue en déplacant la fente de sortie et le détecteur. En se fondant sur l’équation du réseau, la valeur de λ est obtenue par variation de celle de l’angle β (figure 9). Une autre possibilité est le déplacement du détecteur derrière des fentes fixes, le réglage final étant obtenu par...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - ZANDER (A.T.), MILLER (M.H.), HENDRICK (M.S.), EASTWOOD (D.) -   Spectral efficiency of the Spectraspan III Echelle grating spectrometer.  -  Appl. Spectrosc. 39, p. 1 (1985).

  • (2) - BILHORN (R.B.), BONNER DENTON (M.) -   Elemental analysis with a plasma emission echelle spectrometer employing a charge injection device (CID) detector.  -  Appl. Spectrosc. 43, p. 1 (1989).

  • (3) - PILON (M.J.), BONNER DENTON (M.), SCHLEICHER (R.G.), MORAN (P.M.), SMITH, Jr (S.B.) -   Evaluation of a new array detector atomic emission spectrometer for inductively coupled plasma atomic emission spectrometry.  -  Appl. Spectrosc. 44, p. 1613 (1990).

  • (4) - SCHEELINE (A.), BYE (C.A.), MILLER (D.L.), RYNDERS (S.W.), CLAVIN OWEN Jr (R.) -   Design and characterization of an echelle spectrometer for fundamental and applied emission spectrochemistry.  -  Appl. Spectrosc. 45, p. 334 (1991).

  • (5) - BARNARD (T.W.), CROCKETT (M.J.), IVALDI (J.C.), LUNDBERG (P.L.) -   Design and evaluation of an echelle grating optical system for ICP-OES.  -  Anal. Chem. 65, p. 1225 (1993).

  • ...

DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES

  • Spectrométrie d’absorption atomique.

  • Spectrofluorimétrie moléculaire et spectrométrie de fluorescence atomique.

1 Constructeurs

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1.1 Constructeurs d’ensembles source de rayonnement et système dispersifs

GBC

Hitachi

Jobin-Yvon/Horiba

Leeman

Perkin-Elmer Instruments

Shimadzu

Spectro Analytical

Thermo Optek

Varian, Inc

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1.2 Constructeurs de systèmes dispersifs

Jobin-Yvon/Horiba

Acton Research

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