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RÉSUMÉ
La spectrométrie d’absorption atomique, technique de quantification élémentaire, est basée sur l’analyse de longueurs d’onde générées par une source lumineuse et non absorbées par l’élément ; l’importance de l’absorption étant proportionnelle à la concentration. Les limites de détection sont de l’ordre du mg/L ou du µg/L selon le mode d’atomisation utilisé (flamme ou four graphite). Elle permet également l’analyse du mercure par vapeurs froides, ainsi que des hydrures de plusieurs éléments (As, Sn, Se …). Après un rappel des principes théoriques fondamentaux, cet article décrit l’appareillage de manière approfondie, énonce les problèmes liés à la quantification et aux interférences, et donne de nombreux exemples d’application.
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Hugues PAUCOT : Ingénieur de recherche - Docteur en Sciences de la Terre et de l’Environnement de l’Université Libre de Bruxelles, CeFoSciA, Pau, France
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Jérôme FRAYRET : Ingénieur de recherche UPPA - Docteur en Chimie Physique de l’Université de Pau et des Pays de l’Adour, Université de Pau et des Pays de l’Adour, Pau, France
INTRODUCTION
Le choix d’une technique d’analyse destinée à la quantification est, avant tout, déterminé par les analytes, leur nombre, les concentrations recherchées, mais aussi par la matrice de l’échantillon et par les interférences qu’elle est susceptible de générer. De plus, outre les coûts d’investissement et de fonctionnement, il convient de tenir compte de la cadence analytique souhaitée et du degré de complexité de sa mise en œuvre. En ce qui concerne l’analyse élémentaire, aucune technique de spectrométrie atomique ne peut, à ce jour, se prévaloir de combiner l’ensemble des qualités espérées. En effet, diverses solutions sont proposées aux analystes telles que : émission de flamme, absorption atomique, ICP-OES [P 2 719], ICP-MS [P 2 720], fluorescence atomique [P 2 835], ou fluorescence X [P 2 695].
Parmi celles-ci, les techniques de spectrométrie d’absorption atomique restent encore à ce jour très utilisées à travers le monde, même si leur usage tend à se raréfier, en particulier dans les pays industrialisés. En effet, leurs possibilités d’usage en routine et à moindre coût de fonctionnement font qu’elles conviennent fort bien à l’analyse d’une grande variété d’échantillons, quel que soit le milieu concerné (biologique, environnemental, industriel, pharmaceutique, etc.), en particulier dans des régions géographiques où l’accès aux consommables et aux fluides spéciaux reste un problème récurrent.
Ces techniques sont généralement mono-élémentaires. De plus, la vitesse d’exécution peut constituer un handicap par rapport aux techniques multi-élémentaires telles que les ICP-OES ou les ICP-MS, qui délivrent des résultats de manière beaucoup plus rapide (quelques minutes pour des dizaines d’analytes), en particulier si l’on souhaite analyser des mg · L–1 par spectrométrie de flamme (un élément par minute), et de manière encore plus critique si l’on désire quantifier au niveau du μg · L–1 par spectrométrie d’absorption atomique électrothermique (un élément toutes les 5 à 10 minutes). Dans cet article, nous rappelons les principes théoriques fondamentaux, décrivons les différents systèmes disponibles sur le marché, énonçons les problèmes liés à la quantification et aux interférences. Enfin, nous présentons les performances de la technique, ainsi que de nombreux exemples d’application.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de oct. 1985 par Maurice PINTA
- Version archivée 2 de mars 1997 par Jacques VANDEGANS, Anne-Marie DE KERSABIEC, Michel HOENIG
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3. Performances des systèmes
Afin de pouvoir quantifier les performances de la technique, on définit la sensibilité comme étant une concentration de l’élément, en μg · L–1 (ou en μg pour la spectrométrie électrothermique, compte tenu de la quantité fixe et limitée de l’élément introduite dans le four), nécessaire pour produire une absorption de 1 %, soit générer une absorbance de 0,0044. On parle alors de concentration, ou de masse caractéristique. Ces valeurs, éminemment variables selon les éléments et généralement indiquées par le constructeur, doivent pouvoir être approchées (on tolère en général 20 % d’écart) lors de l’optimisation de l’appareillage, jusqu’à son vieillissement progressif. Toute dégradation de ces performances sur un appareil relativement neuf est alors symptomatique d’un problème (alignement ou état de la lampe, bouchage du nébuliseur, état de surface du four en carbone graphite, etc.).
Si l’on définit la limite de détection par la formule recommandée par l’IUPAC, à savoir la concentration équivalente à un signal égal à 3,3 fois l’écart type d’une solution de blanc, on obtient des choses très différentes selon la technique utilisée. En pratique, compte tenu du temps de séjour relativement court des atomes dans le trajet optique, la spectrométrie d’absorption atomique en flamme est assez peu sensible, et permet généralement des limites de détections de quelques dizaines de μg · L–1. Toutefois, l’analyse des éléments à des concentrations inférieure au mg · L–1 reste difficile. Au contraire, l’augmentation du temps de résidence dans un atomiseur électrothermique permet d’atteindre des limites de détection de l’ordre du μg · L–1, voire bien au-dessous pour certains éléments tels que le zinc. Cette sensibilité extraordinaire ne va pas sans poser quelques problèmes, du fait des contaminations potentielles, voire de la contamination progressive éventuelle de l’enveloppe (shroud) en graphite qui entoure le four. Enfin, l’analyse du mercure en vapeurs froides ou des éléments techniquement analysables en hydrures, permet d’abaisser la limite de détection à des valeurs de quelques ng · L–1 selon les cas. Des valeurs plus précises et plus spécifiques à la matrice...
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BIBLIOGRAPHIE
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(2) - MASSMAN (H.) - Zweikanalspektrometer zur Korrektur von Untergrundabsorption beim Atomisieren in der Graphitküvette. - Fresenius Z. Anal. Chem., 225, p. 203 (1967).
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(3) - L’VOV (B.V.) - Electrothermal atomization the way toward absolute methods of atomic absorption analysis. - Spectrochimica Acta, 33B, p. 153 (1978).
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(4) - SLAVIN (W.), MANNING (D.C.) - The L’vov platform for furnace atomic absorption analysis. - Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy, 35, p. 701 (1980).
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(5) - HARNLY (J.M.) - The Future of Atomic Absorption Spectrometry: a continuum source with a charge coupled array detector. - Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 14, p. 137 (1999).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Constructeurs de systèmes d’absorption atomique et modèles distribués en Europe (janvier 2026)
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