Purification des gaz rares sous ultravide - Méthodes de purification

Notre planète, pendant son accrétion il y a 4,56 milliards d'années, a piégé les gaz rares de la nébuleuse solaire. Ceux-ci, de composition primitive (peu ou mal connue, ³He/⁴He > ≈ 10^–4, ⁴⁰Ar/³⁶Ar ≈ 10^–4) se sont ensuite différenciés à la fois au niveau élémentaire et isotopique suite à la formation de la croûte, au dégazage du manteau et à sa différenciation. Les gaz rares sont actuellement présents dans les trois grands réservoirs terrestres, à savoir l'atmosphère, la croûte et le manteau et leurs compositions ne cessent d'évoluer suite :

• aux interactions entre ces réservoirs (zones de subduction, volcanisme, etc.) ;

• aux pertes par échappement dans l'espace ;

• à des réactions nucléaires.

Ces compositions ont une composante :

• radiogénique, générée par des réactions de fission et de décroissance certains isotopes (⁴He, ⁴⁰Ar, ¹²⁹Xe, ¹³⁶Xe) à partir de radionucléides (^235-238U, ²³²Th, ⁴⁰K, ¹²⁹I, ²⁴⁴Pu, etc.) ;

• nucléogénique, produite suite à des réactions entre le noyau de certains éléments (⁶Li, ^17-18O, ^24-25Mg, ^35-37Cl, etc.) et des neutrons ou des particules α (⁴He) des isotopes des gaz rares (³He, ^20-21-22Ne, ³⁶Ar, ³⁸Ar, etc.) ;

• cosmogénique, résultat de l'interaction entre des éléments cibles (O, Mg, Si, Al, Fe, Ca, Rb, Sr, Te, Ba, La, etc.) avec le rayonnement cosmique (réaction de spallation) et la capture de muons pour produire un grand nombre d'isotopes de gaz rares (³He, ^20-21-22Ne, ^36-38Ar, ^78-83Kr, ^124-132Xe).

Une dernière composante, d'origine humaine cette fois-ci, a modifié le rapport ³He/  ⁴He dans le cycle de l'eau suite à ³He produit à partir du tritium (³H) émis par les essais nucléaires dans l'atmosphère.

L'étude de la composition élémentaire et isotopique de ces réservoirs se fait à partir d'un échantillonnage de roches et/ou de fluides (liquide ou gazeux) collecté sur le terrain par le géologue dont le but est de comprendre l'histoire géologique d'une région ou plus globalement celle de la Terre ou du système solaire. Le scientifique, notamment le géochimiste spécialisé dans l'analyse des gaz rares, s'appuie pour traiter ces échantillons, sur une ou plusieurs techniques d'extraction