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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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1. Historique
Historiquement, l'œil a été le premier détecteur utilisé (spectroscopie). Sa sensibilité est limitée par définition au domaine du visible (400-700 nm) et si l'œil peut comparer des intensités entre elles, il ne peut évaluer de façon précise une intensité absolue. Néanmoins, l'œil est un détecteur sensible, en particulier à la lumière jaune, et au XIX e siècle, on a pu détecter quelques mg/L de Na dans une flamme. La spectrométrie atomique analytique, en l'occurrence la spectrométrie d'émission, n'a pu devenir quantitative qu'avec l'utilisation de la plaque photographique (spectrographie). La plaque photographique présente beaucoup d'avantages, en particulier le nombre d'informations qui peuvent y être stockées. Il est facile d'enregistrer plusieurs spectres complets dans une large gamme de longueurs d'onde. En revanche, la plaque nécessite un développement pour révéler l'information, sa dynamique de mesure est très faible et son utilisation pour de l'analyse quantitative nécessite l'emploi d'un densitomètre et la détermination d'une courbe caractéristique. La plaque photographique a été progressivement abandonnée au profit de détecteurs effectuant une conversion photons-électrons, ce qui permet de générer un courant proportionnel au nombre de photons (spectrométrie). Parmi ces détecteurs, le tube photomultiplicateur a connu une expansion rapide après la seconde Guerre mondiale, ce qui a fortement contribué au développement commercial, tout d'abord de la spectrométrie d'émission, et ensuite de la spectrométrie d'absorption atomique. Plus récemment, la détection multicanal, fondée sur les détecteurs à transfert de charge, a connu un développement important et est actuellement implantée dans la majorité des systèmes commerciaux de spectrométrie d'émission fondés sur l'utilisation d'un Plasma à Couplage Inductif (ICP) ou produit par LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectrometry ), et d'étincelles, et sur quelques appareils de spectrométrie d'absorption atomique.
Quel que soit le détecteur, le domaine idéal de longueur d'onde se situe entre 120 et 770 nm en spectrométrie d'émission atomique et entre 190 et 900 nm en spectrométrie d'absorption atomique.
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - Photomultiplier tubes, Basics and Applications. - 3rd Edition, Hamamatsu Photonics KK (2006).
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(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).
-
(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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