Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Cet article détaille les caractéristiques et les différentes étapes de la méthode PIXE. Puis il examine plus en détail l'application de cette méthode à l'analyse d'aérosols, analyse mise en œuvre principale en recherche environnementale et en médecine. Grâce notamment à la méthode PIXE, on a montré qu’il existe une possibilité de coopération interlaboratoires dans l’analyse et le traitement des données, ce qui est particulièrement utile notamment pour les données environnementales liées à la pollution.
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Vaclav POTOCEK : Technical Manager for Life ProductsGN Resources International (GNCZ) , République tchèque
INTRODUCTION
Traduction de l’anglais par Anne-Marie GAULIER
L’analyse d’aérosols par PIXE comporte plusieurs aspects complémentaires ; les deux principaux sont la méthodologie et la technologie de l’application. La méthodologie comprend :
• L’établissement de l’étude,
• L’échantillonnage et le traitement de l’échantillon,
• L’obtention du spectre,
• L’analyse du spectre et la quantification,
• Le traitement des données,
• L’interprétation.
La technologie comprend les problèmes :
• de configuration du dispositif d’échantillonnage,
• de disposition de l’appareillage PIXE,
• de sélection et d’utilisation du logiciel de traitement du spectre.
Ces points sont examinés ci-après. Bien entendu, il faut remarquer qu’ils sont reliés entre eux si étroitement que nous ne pouvons les séparer, en dépit du fait que certains d’entre eux sont communs à toutes les techniques d’analyse, pas seulement PIXE.
Pour ce qui est des applications scientifiques, l’analyse d’aérosols par PIXE peut se rattacher à la fois à la recherche environnementale (incluant la recherche en technologie industrielle) et à la médecine. Les applications principales sont :
• les études sur les aérosols ambiants,
• les études sur les aérosols à l’intérieur d’un bâtiment,
• les études sur les aérosols dans l’appareil respiratoire.
Les études sur les aérosols ambiants jouent un rôle important dans la recherche environnementale. Les données et les conclusions obtenues peuvent contribuer significativement à l’étude du transport de la pollution de l’air, à la fois global et local. Connaissant le besoin urgent de données comparables dans cette recherche, il est très important de lancer des programmes internationaux utilisant une méthodologie unifiée.
Comme la recherche doit inclure des données météorologiques, il est nécessaire d’avoir des connaissances en météorologie et en physique de l’atmo-sphère, spécialement sur les couches les plus basses de la troposphère. L’autre partie importante du savoir scientifique réside dans la science des aérosols, c’est-à-dire la physique et la chimie des particules dans l’air (par exemple les agrégats de particules, les réactions chimiques avec l’air et l’eau, la sédimentation, etc.). Si la méthode PIXE est utilisée dans la recherche sur la pollution de l’air à l’intérieur des bâtiments ou sur son influence sur la santé, il est nécessaire d’avoir des connaissances en biologie, par exemple en anatomie et physiologie de l’appareil respiratoire aussi bien que dans des branches qui décrivent les aspects spécifiques de l’environnement à l’intérieur des bâtiments (tels que le chauffage, le conditionnement de l’air, la sorption sur les murs, etc.). Pour la chimie analytique des aérosols en général, le livre le plus récent est [3] .
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Présentation
La technique PIXE1. Notions de base. Échantillonnage
Supposons que nous voulons concevoir une étude de recherche d’aérosols. Supposons, par exemple, que le but est de trouver quels éléments chimiques sont présents dans des particules d’aérosols respirables de différentes tailles (pouvant atteindre différentes parties de l’appareil respiratoire) et comment les concentrations de ces particules dépendent des conditions météorologiques.
Nous devons sélectionner un (ou plusieurs) sites pour l’échantillonnage et décider comment et quand nous recueillerons les échantillons d’aérosol. Le but est d’obtenir une quantité suffisante d’échantillons qui soient représentatifs du site choisi dans des conditions météorologiques types. Nous devons aussi sélectionner une technique appropriée pour analyser tous les échantillons et obtenir autant de résultats analytiques que possible dans un temps raisonnable. De plus, nous devons recueillir d’autres données durant l’échantillonnage (telles que la vitesse et la direction du vent, l’humidité, la température, l’intensité de la circulation routière, etc.), enfin, nous devons évaluer toutes les données et les présenter sous une forme convenable.
Supposons qu’il soit utile de déterminer comment l’aérosol (et les éléments) dépendent des conditions météorologiques les jours d’été, la nuit, pendant la brume du matin, durant les heures de pointe, avant et après un orage d’après-midi. Pour obtenir ces données, nous devrions recueillir les échantillons d’aérosol sur plusieurs sites (près d’une autoroute et loin de celle-ci, dans une zone industrielle et dans la campagne, etc.), recueillir quelque 20 échantillons par jour sur chacun des points d’échantillonnage (approximativement 1 par heure) et diviser chaque échantillon en 5 fractions selon les tailles des particules d’aérosol. Supposons que nous sommes intéressés par 10 éléments, que nous avons 5 points d’échantillonnage et que nous recueillons les échantillons durant 2 semaines d’été, nous devons alors réaliser 14 jours × 5 points d’échantillonnage × 20 échantillons par jour × 5 fractions par taille × 10 éléments = 70 000 analyses d’un seul élément pour obtenir toutes les données. La première façon de réduire le nombre d’analyses est d’utiliser une méthode...
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Notions de base. Échantillonnage
Traduction de l’anglais par Anne-Marie GAULIER
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - JOHANSSON (S.A.E.), CAMPBELL (J.L.) - PIXE - A novel technique for elemental analysis - , John Wiley and Sons Ltd., Chichester (1988).
-
(2) - JOHANSSON (S.A.E.), CAMPBELL (J.L.), MALMQVIST (K.G.), Eds - Particle-lnduced X-Ray Emission Spectroscopy (PIXE) - , sur Internet (page www.physics.uoguelph.ca/books/jlc-2.html ).
-
(3) - JOHANSSON (T.B.), AKSELSSON (R.), JOHANSSON (S.A.E.) - X-ray analysis : Elemental trace analysis at the 10 −12 g level - , Nucl. Instrum. and Methods 84, 141-143 (1970).
-
(4) - SPURNY (K.R.) (ed.) - Analytical chemistry of aerosols - , Lewis Publishers, New York (1999).
-
(5) - CAMPBELL (J.L.), MAENHAUT (W.), BOMBELKA (E.), CLAYTON (E.) , MALMQVIST (K.), MAXWELL (J.A.), PALLON (J.), VANDENHAUTE (J.) - An intercomparison of spectral data processing techniques in PIXE - , Nucl. Instrum. and Methods in Phys. Res. B 14, 204-220 (1986).
-
(6)...
ANNEXES
On trouvera ci-dessous des exemples des pages web contenant des informations sur PIXE et ses applications, apparaissant dans une recherche sur le mot clé PIXE. Il ne s’agit pas de la liste de plusieurs milliers de termes trouvés, mais d’une sélection qui donnera des « points d’entrée ». Pour trouver un article précis, il faut effectuer une recherche plus complète par exemple « PIXE + aérosol », au lieu de PIXE simplement.
Les premières références de la liste sont en français.
www.culture.fr/culture/conservation/fr/methodes/pixe.htm
www.physique.fundp.ac.be/physdpt/unites/larn.html
www-phase.c-strasbourg.fr/groupes.html
www.crpg.cnrs-nancy.fr/METALLO/theme4.html
web.cnrs-orleans.fr/~ceri/accel.html
sbgal10.in2p3.fr/service/dir_tech.htm
marpix1.in2p3.fr/Pixel/dice/pixegeo/html/node14.html
https://eag.com/fr/techniques/spectroscopy/particle-induced-x-ray-emission-pixe/
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