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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

Réseaux de diffraction
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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2. Réseaux de diffraction

Deux différents types de composants ont été utilisés pour la dispersion de la lumière : le prisme et le réseau de diffraction. La plupart des systèmes commercialisés font appel au réseau à cause de ses meilleures caractéristiques de dispersion. Un réseau de diffraction consiste en une série de traits périodiques et parallèles sur une surface plate ou concave. Ces traits imposent une variation périodique, en amplitude et phase, à une onde incidente. Le premier réseau a été conçu par Fraunhofer et le premier réseau concave a été gravé par Rowland en 1890. Bien que des réseaux puissent travailler par transmission, seuls les réseaux par réflexion sont actuellement utilisés.

2.1 Caractéristiques d’un réseau

Les caractéristiques d’un réseau sont la distance a , entre deux traits successifs (ou pas du réseau), la densité (ou nombre) de traits n par unité de longueur, la largeur W du réseau, le nombre total de traits N = n W, et l’angle θ, entre la normale au réseau et la surface des traits lorsque ceux-ci ont une forme en dents de scie (figure 2). La largeur W du réseau peut dépasser 100 mm.

On distingue deux types de réseaux, les réseaux standards ou conventionnels et les réseaux du type échelle. Les réseaux standards ont une densité de traits supérieure à 600 traits · mm–1 avec des valeurs typiques dans la gamme 1 000 à 4 800 traits · mm–1 et utilisent le côté large du profil triangulaire, alors que les réseaux du type échelle ont une faible densité (n < 100 traits · mm–1) et utilisent le petit côté du profil triangulaire. Dans le cas des réseaux échelle, les angles incident α et réfléchi β sont très proches et voisins de 60 à 70o. Il faut noter que le nombre de traits est généralement calculé pour des millimètres dans le cas des réseaux conventionnels, ce qui correspond à des nombres ronds comme 1 800, 3 600, etc. Par contre, dans le cas des réseaux échelle, le calcul est fait pour des pouces (25,4 mm), ce qui peut conduire à des valeurs non rondes de la densité de traits si elle est exprimée par millimètre...

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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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