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Jean-Michel MERMET : Ingénieur de l’École nationale supérieure de chimie de Strasbourg - Docteur ès sciences - Directeur de recherche au CNRS Laboratoire des sciences analytiques de l’université Claude-Bernard (Lyon I)
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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 radiation possibles la flamme, l’arc, l’étincelle, la décharge luminescente et les plasmas (en particulier les plasmas à couplage inductif ou ICP), la spectrométrie d’ absorption atomique avec comme sources d’atomisation la flamme et le four, et la spectrométrie de fluorescence atomique. Pour pouvoir utiliser une raie d’un spectre, il est nécessaire de pouvoir l’isoler à l’aide d’un système qui va disperser la lumière en fonction de la longueur d’onde . Si les deux derniers types de spectrométrie permettent de s’affranchir presque totalement des interférences spectrales, il n’en est pas de même pour la spectrométrie d’émission. Il faut alors que la raie sélectionnée pour l’analyse soit séparée des autres raies présentes dans le spectre d’émission. Le rôle du système dispersif devient alors crucial, en particulier au niveau de la versatilité de la sélection de la raie suivant le problème analytique, de la résolution permettant de séparer la raie et du domaine de longueurs d’onde accessible par le système. Les différents types de spectromètre, les réseaux de diffraction, plan, concave, échelle, avec leurs propriétés, les différents montages optiques, les concepts de résolution théorique et pratique, et la mesure de l’intensité nette d’une raie spectrale seront décrits dans cet article.
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1. Spectromètres : définitions et types
En spectrométrie atomique, le système dispersif est un spectromètre c’est-à-dire un instrument spectral qui disperse dans l’espace une lumière émise par une source de radiation, qui isole une ou des bandes (ou fenêtres) spectrales spécifiques contenant les raies des analytes, ou des régions contenant le fond spectral ( background ) et qui mesure l’intensité des raies et du fond spectral au moyen d’un ou de plusieurs détecteurs.
Un spectrographe diffère d’un spectromètre dans la mesure où tout le domaine spectral permis par le système est enregistré à l’aide d’une plaque ou d’un film photographique. Lorsque l’on utilise des spectrographes, l’analyse qualitative est obtenue en vérifiant la présence de plusieurs raies de l’élément concerné, l’analyse quantitative s’effectue en mesurant l’intensité des raies avec un densitomètre. Historiquement, les spectroscopes étaient utilisés pour l’observation visuelle des spectres.
Les spectromètres sont classés en deux catégories : les monochromateurs et les polychromateurs. Un monochromateur est un spectromètre qui isole une seule bande spectrale spécifique à un moment donné. Cette bande peut être fixe, ou bien le monochromateur peut balayer de façon continue un domaine donné de longueur d’onde, ou encore le monochromateur peut se déplacer séquentiellement d’une bande à une autre. Dans ce dernier cas, le monochromateur est appelé système séquentiel. Un polychromateur est un spectromètre qui isole simultanément plusieurs bandes spectrales spécifiques. Le système est aussi appelé système à lecture directe pour différencier l’utilisation de détecteurs de celle de la plaque photographique. Avant l’introduction de la détection multicanal, la position de ces bandes spectrales était fixe. L’introduction récente de détecteurs à transfert de charge a modifié la classification des spectromètres dans la mesure où le détecteur multicanal est situé à l’emplacement d’une plaque photographique. On a ainsi sur le même appareillage un spectrographe (acquisition du spectre) et un spectromètre (mesure de l’intensité de n’importe quelle partie du spectre).
Il faut noter qu’il peut être nécessaire de mesurer l’intensité du fond spectral à la longueur d’onde de la raie de l’analyte ou dans le voisinage de la raie...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - ZANDER (A.T.), MILLER (M.H.), HENDRICK (M.S.), EASTWOOD (D.) - Spectral efficiency of the Spectraspan III Echelle grating spectrometer. - Appl. Spectrosc. 39, p. 1 (1985).
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(2) - BILHORN (R.B.), BONNER DENTON (M.) - Elemental analysis with a plasma emission echelle spectrometer employing a charge injection device (CID) detector. - Appl. Spectrosc. 43, p. 1 (1989).
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(3) - PILON (M.J.), BONNER DENTON (M.), SCHLEICHER (R.G.), MORAN (P.M.), SMITH, Jr (S.B.) - Evaluation of a new array detector atomic emission spectrometer for inductively coupled plasma atomic emission spectrometry. - Appl. Spectrosc. 44, p. 1613 (1990).
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(4) - SCHEELINE (A.), BYE (C.A.), MILLER (D.L.), RYNDERS (S.W.), CLAVIN OWEN Jr (R.) - Design and characterization of an echelle spectrometer for fundamental and applied emission spectrochemistry. - Appl. Spectrosc. 45, p. 334 (1991).
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(5) - BARNARD (T.W.), CROCKETT (M.J.), IVALDI (J.C.), LUNDBERG (P.L.) - Design and evaluation of an echelle grating optical system for ICP-OES. - Anal. Chem. 65, p. 1225 (1993).
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...
ANNEXES
1.1 Constructeurs d’ensembles source de rayonnement et système dispersifs
GBC
Hitachi
Jobin-Yvon/Horiba
Leeman
Perkin-Elmer Instruments
Shimadzu
Spectro Analytical
Thermo Optek
Varian, Inc
HAUT DE PAGE1.2 Constructeurs de systèmes dispersifs
Jobin-Yvon/Horiba
Acton Research
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