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Auteur(s)
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Alain PETIT : Docteur d’État en physique - Chef de la section Photo-ionisation et spectroscopie - Centre d’études nucléaires de Saclay
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Le développement récent de lasers continus et fiables a permis de fournir de nouvelles données spectroscopiques. De nouvelles techniques fondées sur les propriétés spécifiques des lasers (monochromaticité, densité d’énergie…) ont été introduites dans le domaine de la spectroscopie optique ; elles ont permis de faire des mesures plus précises des longueurs d’onde spectrales des transitions atomiques, des moments dipolaires de transition, des constantes hyperfines…
Cependant, malgré les avantages évidents et le succès des lasers accordables en spectroscopie atomique et moléculaire fondamentale, les lasers n’ont pas remplacé les outils classiques en spectroscopie analytique jusqu’à maintenant. Les méthodes utilisant ces techniques laser dans le domaine de l’analyse chimique ne sont appliquées que dans quelques laboratoires de recherche dans le monde. Cela est certainement dû au fait que le plus utilisé des lasers accordables, le laser à colorants, est encore trop compliqué et trop cher pour être une solution alternative aux méthodes classiques dans le domaine de l’analyse de routine. La plage de longueur d’onde limitée des colorants entraîne une capacité limitée en analyse multiélémentaire, à moins de pouvoir changer automatiquement le colorant du laser. La dégradation du colorant en fonctionnement induit une décroissance de la puissance laser au cours du temps. Enfin, les lasers sont des instruments sensibles qui nécessitent souvent un réalignement et un nettoyage des optiques. À ce titre, le développement rapide des lasers à semi-conducteurs (diode laser) permet d’envisager de nombreuses applications dans le domaine de l’analyse, ces lasers ne possédant pas les inconvénients mentionnés précédemment.
Actuellement, il existe déjà une forte demande de l’industrie, de la médecine, de la recherche pour des techniques analytiques permettant la détermination de quantités absolues de traces d’éléments dans le domaine du femtogramme (10 –15 g) ou de l’attogramme (10 –18 g).
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Accueil > Ressources documentaires > Sciences fondamentales > Caractérisation et propriétés de la matière > Introduction aux constantes physico-chimiques > Constantes des spectres atomiques > Utilisation des constantes des spectres atomiques
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Étalons de longueurs d’onde
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3. Utilisation des constantes des spectres atomiques
3.1 Recherche d’un schéma d’excitation
Dans le cas des techniques, le choix d’un schéma d’excitation ou de détection est primordial pour obtenir les meilleures limites de détection. Pour les techniques d’absorption atomique AAS, de fluorescence induite par laser LIF ou d’ionisation assistée par laser LEI, il existe de nombreuses tables disponibles dans la littérature.
Le tableau 8 [47] donne un exemple des raies les plus sensibles utilisées en absorption atomique de flamme.
Le tableau 9 donne un exemple des limites de détection (en solution aqueuse pure) qu’il est possible d’atteindre avec les techniques laser LIFet LEI en utilisant comme atomiseur une flamme. Pour la technique LIF, λ e et λ d sont respectivement les longueurs d’onde d’excitation et de détection. Pour la technique LEI, λ 1 est la longueur d’onde d’excitation du laser. Pour une excitation en deux étapes dans le cas de cette technique, λ 2 est la longueur d’onde de la deuxième étape. ΔE est l’énergie d’ionisation de l’état final. La composition de la flamme est indiquée et les références bibliographiques sont données dans [49].
Pour la technique RIS ou RIMS, un service de données a été établi à l’Institut National de Standards et de Technologie pour procurer aux utilisateurs potentiels les informations nécessaires sous forme de fiches techniques [48]. Ces fiches existent actuellement pour les éléments : As, B, Cd, C, Ge, Au, Fe, Pb, Si, Zn, Al, Ca, Cs, Cr, Co, Cu, Kr, Mg, Hg, Ni, Sb, Bi, P, Na, Sn.
HAUT DE PAGE3.2 Conversion des constantes
Le tableau 10 donne les facteurs de conversion des constantes σ, gf, gA et µ.
Ces formules peuvent être converties en unités CGS en remplaçant ε 0 par 1/4π.
Dans le cas d’une forme de raie élargie par effet Doppler et d’une distribution maxwellienne de vitesses des atomes, g (ω) peut s’écrire :
- [1] -On prendra [50] :m e = 9,109 53 × 10 –31 kg masse de l’élection ;e = 1,602 19 × 10 –19 C charge de l’électron ;h = 6,626 18 × 10 –34 J · s constante de Planck ;ε o = 8,854 19 × 10 –12 C · N–1 · m–2 ou F · m–1 permittivité du vide ;c = 2,997 925 × 10 8 m · s–1 vitesse de la lumière ;avec λ longueur d’onde de la transition 3.2i[nbsp ]niveau inférieurj[nbsp ]niveau supérieur
- [1] -On prendra [50] :m e = 9,109 53 × 10 –31 kg masse de l’élection ;e = 1,602 19 × 10 –19 C charge de l’électron ;h = 6,626 18 × 10 –34 J · s constante de Planck ;ε o = 8,854 19 × 10 –12 C · N–1 · m–2 ou F · m–1 permittivité du vide ;c = 2,997 925 × 10 8 m · s–1 vitesse de la lumière ;avec λ longueur d’onde de la transition 3.2i[nbsp ]niveau inférieurj[nbsp ]niveau supérieur
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Utilisation des constantes des spectres atomiques
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - SLAVIN (M.) - Atomic absorption spectroscopy, vol 25 of series : chemical analysis. - John Wiley and Sons, New York (1978).
-
(2) - PRICE (W.J.) - Spectrochemical analysis by atomic absorption, - Hyden and Sons ; Londres (1979).
-
(3) - VAN LOON (J.C.) - Analytical atom absorption spectroscopy. - Academic Press, New York (1980).
-
(4) - CANTLE (J.E.) - Atomic absorption spectrometry. - Elsevier Scientific Publ., Amsterdam (1982).
-
(5) - WELZ (B.) - Atomic absorption spectrometry. - Verlag Chemie, Weinheim (1985).
-
(6) - GREENFIELD (S.), Mc GEACHIN (H.McD.), SMITH (P.B.) - * - Talentala 22, 1, p. 1 et 553 (1975) ; 23, 1 (1976).
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ANNEXES
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