Principes
Spectrométrie d’émission optique à source étincelle (partie 1)

1.1 Excitation et ionisation

D’après le principe de conservation de l’énergie, pour qu’un atome émette de l’énergie, il faut qu’il en ait reçu au préalable. Pour cela, une énergie extérieure est apportée à l’atome sous forme thermique, électrique ou optique (cas des lasers). Si l’énergie est suffisante, les électrons passent en quelque 10^–8 s à un niveau supérieur. Le retour à l’état stable se fait avec émission d’un rayonnement spectral caractéristique de la transition. L’énergie potentielle de l’électron croît avec sa distance au noyau (figure 2).

La valeur limite de cette énergie tend vers l’énergie d’ionisation, énergie à laquelle l’électron quitte l’atome pour donner un ion chargé positivement et un électron libre. L’atome peut être ionisé une ou deux fois selon qu’il perd un ou deux électrons. Les électrons excités qui restent dans l’édifice atomique génèrent des raies d’atome neutre. Elles sont identifiées par la notation Fe I, Cr I. Les raies émises par des atomes ionisés une fois ou deux fois sont repérées par la notation Fe II ou Fe III.

Une décharge d’étincelles est un plasma formé par l’application d’une tension électrique suffisamment élevée entre deux électrodes. L’étincelle convertit l’énergie électrique en énergie thermique fortement concentrée à la surface de l’échantillon. Le processus de transfert d’énergie du plasma vers l’échantillon métallique se traduit principalement par un effet thermique qui conduit à la fusion de surface du matériau et dans une moindre mesure par une érosion sous l’effet des ions bombardant la surface. L’énergie thermique transférée à la cathode est fonction non seulement du taux de bombardement des ions, mais aussi du transfert de chaleur par conduction dans le volume de l’échantillon qui s’oppose à l’accroissement de température de la surface.

Le...