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Jean-Michel MERMET : Ingénieur de l'École nationale supérieure de chimie de Strasbourg - Docteur ès sciences - Consultant - Spectroscopy Forever
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Lire l’articleINTRODUCTION
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 rayonnement possibles la flamme, l'arc, l'étincelle, la décharge luminescente et les plasmas, en particulier les Plasmas à Couplage Inductif ou ICP, et les plasmas produits par laser ou LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectrometry), la spectrométrie d'absorption atomique avec comme sources d'atomisation la flamme et le four, et la spectrométrie de fluorescence atomique. Les spectres de raies atomiques sont liés à la production ou à l'absorption de photons. Les photons peuvent être facilement transportés sur de longues distances, et leur collecte est facile, et cela en utilisant une optique très simple, miroir ou lentille. Les photons n'ont pas de masse, ce qui signifie qu'ils ne produiront pas d'effets de mémoire ou de phénomènes d'implantation, par exemple au niveau du détecteur. Pour pouvoir identifier les raies émises et mesurer leur intensité, il est nécessaire de pouvoir quantifier le nombre de photons mis en jeu. C'est le rôle du détecteur de pouvoir transformer les photons en un signal, généralement électrique, signal qui pourra ensuite être amplifié, traité et utilisé dans les logiciels des systèmes. Les différents détecteurs de photons actuellement utilisés en spectrométrie atomique analytique seront décrits dans cet article.
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- Version archivée 1 de avr. 1981 par Robert GOUTTE, Claude LESUEUR
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3. Détection multicanal
En spectrométrie d'émission, le fait de n'accéder qu'à une bande passante limitée est un sérieux handicap lorsqu'on utilise un tube photomultiplicateur. Une bande passante de 6 pm dans l'intervalle 170 à 770 nm correspond à seulement 10 ppm (10–5) de l'information disponible, ce qui est une perte importante. Même l'utilisation d'un polychromateur classique avec 40 canaux n'augmente que de très peu cette information. De plus, la nécessité de mesurer le fond spectral au voisinage de la raie impose une mesure supplémentaire. Il existe donc un besoin d'acquérir plus d'information, comme le faisait la plaque photographique, mais sans les limitations mentionnées précédemment.
L'idéal serait donc de combiner les avantages de la plaque photographique et d'une détection photoélectrique, c'est-à-dire richesse d'information et conversion photons-électrons. Une des conséquences est de pouvoir faire l'acquisition en une seule mesure du profil d'une raie et de son voisinage, par exemple pour effectuer une correction de fond. C'est pourquoi la détection multicanal s'est rapidement développée avec le plasma ICP, afin d'obtenir le profil de la raie et du fond adjacent, et cela simultanément pour plusieurs raies de plusieurs éléments, afin de pallier les inconvénients précédemment mentionnés. Le fait d'accéder à plusieurs raies d'un même élément permet également de s'affranchir du manque de flexibilité des polychromateurs conventionnels. La détection multicanal est également très bénéfique lors d'acquisitions temporelles mises en œuvre dans la technique LIBS.
3.1 Différents principes de détection multicanal
Il existe historiquement plusieurs principes de détection multicanal :
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le tube vidicon, employé pour la télévision, mais qui n'est pas très adapté à la spectroscopie ;
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les photodiodes ;
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les détecteurs à dispositifs à transfert de charge (Charge-Transfer Device ou CTD) comprenant les dispositifs à couplage de charge (Charge-Coupled Device ou CCD) et les dispositifs à injection de charge (Charge-Injection Device ou CID). Les détecteurs CCD comprennent un sous-groupe, les détecteurs segmentés ;
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il est à noter que les détecteurs CCD peuvent être associés à un intensificateur d'image (§ 3.3...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - Photomultiplier tubes, Basics and Applications. - 3rd Edition, Hamamatsu Photonics KK (2006).
-
(2) - Relative response data for sensitive devices (« S » curves). - JEDEC Publication no 50, Electronic Industries Association, Engineering Department, Washington, DC, 20006 (1964).
-
(3) - POUSSEL (E.), MERMET (J.-M.), SAMUEL (O.) - Simple experiments for the control, the evaluation and the diagnosis of inductively coupled plasma sequential systems. - Spectrochim. Acta, 48B, p. 743 (1993).
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(4) - FURUTA (N.), McLEOD (C.W.), HARAGUCHI (H.), FUWA (K.) - Evaluation of a silicon-intensified target image detector for inductively coupled plasma emission spectrometer. - Appl. Spectrosc., 34, p. 211 (1980).
-
(5) - KARANASSIOS (V.), HORLICK (G.) - Spectral characteristics of a new spectrometer designed for atomic emission spectrometry. - Appl. Spectrosc., 40, p. 813 (1986).
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(6)...
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