Analyses isotopiques par spectrométrie de masse . Méthodes et applications

Sommaire

1. Isotopes et rapports isotopiques: rappels et définitions

1.1 Isotopes et classification périodique des éléments

1.2 Abondances isotopiques: origines et variations

2. Analyse isotopique par spectrométrie de masse

2.1 Interférences spectrales et non spectrales

2.2 Production, séparation et détection des ions

2.3 Principales techniques d’analyse

2.4 Dilution isotopique

3. Grands domaines d’applications

3.1 Géosciences et environnement

3.2 Nucléaire

3.3 Biologie et biochimie

3.4 Agroalimentaire

3.5 Données et constantes fondamentales

4. Conclusion – perspectives

Pour en savoir plus

La mesure des variations, naturelles ou anthropiques, des compositions isotopiques des éléments est à l'origine d'un nombre croissant d'applications dans de nombreux domaines comme les géosciences, le nucléaire ou les sciences du climat et de l'environnement. Parmi l'ensemble des techniques analytiques, les techniques de spectrométrie de masse sont celles qui fournissent les résultats les plus justes et les plus reproductibles pour effectuer ces analyses isotopiques mais également élémentaires, par la méthode de la dilution isotopique, quelle que soit la nature de l'échantillon. Différentes sources d'ionisation ont ainsi été développées en fonction de la nature de l'échantillon. Elles sont généralement associées à un analyseur à secteur magnétique et à une détection par multicollection, qui sont les systèmes fournissant les meilleures performances analytiques.

Une séparation chimique de l'élément d'intérêt est souvent nécessaire en amont de l'analyse isotopique afin de supprimer les interférences spectrales et non spectrales, que ce soit pour les échantillons sous forme gazeuse avec la spectrométrie de masse de rapports isotopiques SMRI, ou sous forme liquide avec les spectrométries de masse à source plasma à couplage inductif ICPMS et à thermo-ionisation TIMS. Le couplage des techniques séparatives avec la SMRI et l'ICPMS a connu des progrès extrêmement rapides et a également permis, dans le cas de l'ICPMS, d'étendre l'utilisation de la dilution isotopique au domaine de la spéciation, en particulier pour les applications concernant le vivant.

Les techniques d'analyse isotopique dans les échantillons solides (spectrométrie de masse à décharge luminescente GDMS, des ions secondaires SIMS et ablation laser couplée à l'ICPMS) ont également ouvert de nouvelles perspectives d'applications, ont réduit le nombre d'étapes de traitement de l'échantillon et permettent désormais des analyses isotopiques in situ avec d'excellentes résolutions spatiales.

Il est difficile de citer l'ensemble des...