Présentation
RÉSUMÉ
Cet article a pour objet la description de l’appareillage de la spectrométrie de masse. Cette technique analytique permet l’identification et le dosage d’un élément chimique, mais également l’analyse de la composition, de la structure et de la masse moléculaire de l’échantillon. La spectrométrie de masse permet en plus l’étude des ions en phase gazeuse. Sont détaillés les systèmes d’introduction de l’échantillon, les méthodes d’ionisation, avant de s’attarder sur les différents analyseurs qualifiés par leur résolution, leur précision sur la mesure d’une masse et la gamme de masse détectable. Pour compléter l’approche, les systèmes de détection et le traitement des données sont abordés.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Guy BOUCHOUX : Professeur à l’université Paris XI (Orsay) - École Polytechnique, DCMR, Palaiseau
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Michel SABLIER : Chargé de recherches au CNRS - École Polytechnique, DCMR, Palaiseau
INTRODUCTION
La spectrométrie de masse est une technique analytique qui permet d’identifier et de doser une substance ou un élément chimique. Elle apporte également des informations sur la composition, la structure et la masse moléculaire de l’échantillon. Enfin, le spectromètre de masse est un outil permettant d’étudier la chimie des ions en phase gazeuse sous ses divers aspects (cinétiques, énergétiques et mécanistiques).
Ce premier article s’attache essentiellement à la description de l’appareillage. Les principales méthodes d’ionisation actuelles, ou d’un passé récent, sont passées en revue. Le fonctionnement des divers analyseurs actuellement commercialisés est détaillé et leurs performances comparées. Cet article est complété par une présentation des systèmes de détection et de traitement des données. Un second article Spectrométrie de masse- Applications est consacré aux principales applications analytiques de la spectrométrie de masse.
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- Version courante de juil. 2017 par David RONDEAU
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Caractéristiques générales5. Détection et traitement des informations
Les détecteurs utilisés en spectrométrie de masse sont, en grande majorité, des systèmes basés sur la multiplication du nombre d’électrons engendré par les ions incidents. Les détecteurs à détection directe (plaques photographiques, collecteurs de Faraday) ne sont utilisés que pour des applications quantitatives spécifiques, comme par exemple l’analyse isotopique. Un autre moyen de détection est la mesure du courant induit par le mouvement d’un paquet d’ions à proximité d’un conducteur électrique. Cette méthode est utilisée dans les analyseurs à résonance cyclotronique ionique 4.2.
5.1 Détecteurs
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Plaque photographique
Les ions accélérés par une différence de potentiel de quelques kilovolts possèdent une énergie suffisante pour impressionner une émulsion photographique déposée en couche mince sur une plaque de verre. Le noircissement est proportionnel au nombre d’ions collectés et la résolution est fonction de la taille du grain de l’émulsion. L’exploitation densitométrique de ces plaques est lourde et peu précise, de plus le domaine d’intensités est assez limité. À l’heure actuelle, la détection par plaques photographiques est remplacée par l’utilisation de galettes microcanaux (voir § 5.1.3).
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Collecteur de Faraday
Un collecteur de Faraday est une boîte longue et étroite dans laquelle les ions pénètrent par l’une des extrémités, l’autre étant fermée et reliée au système amplificateur par une résistance de grande valeur R (1011 Ω) (figure 39). Lorsqu’un ion vient frapper le collecteur, une différence de potentiel apparaît aux bornes de la résistance (1 ion/s = 1,6 · 10–19 A d’où une différence de potentiel aux bornes de la résistance de 1,6 · 10 – 8 V). Les...
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