Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Cet article détaille les caractéristiques et les différentes étapes de la méthode PIXE. Puis il examine plus en détail l'application de cette méthode à l'analyse d'aérosols, analyse mise en œuvre principale en recherche environnementale et en médecine. Grâce notamment à la méthode PIXE, on a montré qu’il existe une possibilité de coopération interlaboratoires dans l’analyse et le traitement des données, ce qui est particulièrement utile notamment pour les données environnementales liées à la pollution.
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Vaclav POTOCEK : Technical Manager for Life ProductsGN Resources International (GNCZ) , République tchèque
INTRODUCTION
Traduction de l’anglais par Anne-Marie GAULIER
L’analyse d’aérosols par PIXE comporte plusieurs aspects complémentaires ; les deux principaux sont la méthodologie et la technologie de l’application. La méthodologie comprend :
• L’établissement de l’étude,
• L’échantillonnage et le traitement de l’échantillon,
• L’obtention du spectre,
• L’analyse du spectre et la quantification,
• Le traitement des données,
• L’interprétation.
La technologie comprend les problèmes :
• de configuration du dispositif d’échantillonnage,
• de disposition de l’appareillage PIXE,
• de sélection et d’utilisation du logiciel de traitement du spectre.
Ces points sont examinés ci-après. Bien entendu, il faut remarquer qu’ils sont reliés entre eux si étroitement que nous ne pouvons les séparer, en dépit du fait que certains d’entre eux sont communs à toutes les techniques d’analyse, pas seulement PIXE.
Pour ce qui est des applications scientifiques, l’analyse d’aérosols par PIXE peut se rattacher à la fois à la recherche environnementale (incluant la recherche en technologie industrielle) et à la médecine. Les applications principales sont :
• les études sur les aérosols ambiants,
• les études sur les aérosols à l’intérieur d’un bâtiment,
• les études sur les aérosols dans l’appareil respiratoire.
Les études sur les aérosols ambiants jouent un rôle important dans la recherche environnementale. Les données et les conclusions obtenues peuvent contribuer significativement à l’étude du transport de la pollution de l’air, à la fois global et local. Connaissant le besoin urgent de données comparables dans cette recherche, il est très important de lancer des programmes internationaux utilisant une méthodologie unifiée.
Comme la recherche doit inclure des données météorologiques, il est nécessaire d’avoir des connaissances en météorologie et en physique de l’atmo-sphère, spécialement sur les couches les plus basses de la troposphère. L’autre partie importante du savoir scientifique réside dans la science des aérosols, c’est-à-dire la physique et la chimie des particules dans l’air (par exemple les agrégats de particules, les réactions chimiques avec l’air et l’eau, la sédimentation, etc.). Si la méthode PIXE est utilisée dans la recherche sur la pollution de l’air à l’intérieur des bâtiments ou sur son influence sur la santé, il est nécessaire d’avoir des connaissances en biologie, par exemple en anatomie et physiologie de l’appareil respiratoire aussi bien que dans des branches qui décrivent les aspects spécifiques de l’environnement à l’intérieur des bâtiments (tels que le chauffage, le conditionnement de l’air, la sorption sur les murs, etc.). Pour la chimie analytique des aérosols en général, le livre le plus récent est [3] .
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Présentation
Application3. Analyse PIXE d’échantillons d’aérosols
La méthode PIXE est, de façon générale, un outil tout à fait approprié particulièrement à l’étude des aérosols. C’est une technique non destructive, rapide et multi-élémentaire qui requiert des quantités très faibles de matériau à analyser et de très faibles surfaces de cibles.
Les concentrations d’éléments peuvent être établies à partir d’un volume d’air de quelques centaines de litres pour des échantillons d’aérosols de ville, et la surface de l’échantillon peut être aussi faible que 1 cm de diamètre ou même moins. De si faibles quantités de matériel à analyser peuvent rendre d’autres techniques analytiques comparativement moins efficaces.
En conséquence, les échantillons peuvent être collectés à des intervalles courts et on peut même mesurer les variations d’une concentration d’éléments sur une journée. Puisque de très petits spots du matériel sont acceptables en PIXE, les particules d’aérosol peuvent être divisées en fractions granulométriques dans un impacteur à cascade et on peut donc analyser séparément des aérosols grossiers, respirables et fins. Des concentrations typiques de 10 à 20 éléments peuvent être déterminées à partir d’un seul spectre PIXE. De plus, on peut stocker les échantillons pour les analyser à nouveau ultérieurement.
Les échantillons d’aérosols sont un matériel qui convient très bien à l’analyse PIXE car toutes les propriétés de celle-ci peuvent être exploitées. Comme il n’est pas nécessaire d’effectuer d’autre préparation de cible pour l’analyse PIXE que le recueil de l’aérosol sur un filtre ou sur une feuille support, la méthode permet d’éviter ou de réduire considérablement la contamination ou la perte d’éléments. La détermination de concentrations absolues d’éléments est possible et peut même être réalisée sans étalon car les échantillons d’aérosols peuvent être souvent considérés comme des cibles minces. Ce point est très important car il n’y a pas d’étalons universels d’échantillons d’aérosols et peut être dû à la grande variété des propriétés physiques et chimiques des aérosols réels provenant...
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Analyse PIXE d’échantillons d’aérosols
Traduction de l’anglais par Anne-Marie GAULIER
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - JOHANSSON (S.A.E.), CAMPBELL (J.L.) - PIXE - A novel technique for elemental analysis - , John Wiley and Sons Ltd., Chichester (1988).
-
(2) - JOHANSSON (S.A.E.), CAMPBELL (J.L.), MALMQVIST (K.G.), Eds - Particle-lnduced X-Ray Emission Spectroscopy (PIXE) - , sur Internet (page www.physics.uoguelph.ca/books/jlc-2.html ).
-
(3) - JOHANSSON (T.B.), AKSELSSON (R.), JOHANSSON (S.A.E.) - X-ray analysis : Elemental trace analysis at the 10 −12 g level - , Nucl. Instrum. and Methods 84, 141-143 (1970).
-
(4) - SPURNY (K.R.) (ed.) - Analytical chemistry of aerosols - , Lewis Publishers, New York (1999).
-
(5) - CAMPBELL (J.L.), MAENHAUT (W.), BOMBELKA (E.), CLAYTON (E.) , MALMQVIST (K.), MAXWELL (J.A.), PALLON (J.), VANDENHAUTE (J.) - An intercomparison of spectral data processing techniques in PIXE - , Nucl. Instrum. and Methods in Phys. Res. B 14, 204-220 (1986).
-
(6)...
ANNEXES
On trouvera ci-dessous des exemples des pages web contenant des informations sur PIXE et ses applications, apparaissant dans une recherche sur le mot clé PIXE. Il ne s’agit pas de la liste de plusieurs milliers de termes trouvés, mais d’une sélection qui donnera des « points d’entrée ». Pour trouver un article précis, il faut effectuer une recherche plus complète par exemple « PIXE + aérosol », au lieu de PIXE simplement.
Les premières références de la liste sont en français.
www.culture.fr/culture/conservation/fr/methodes/pixe.htm
www.physique.fundp.ac.be/physdpt/unites/larn.html
www-phase.c-strasbourg.fr/groupes.html
www.crpg.cnrs-nancy.fr/METALLO/theme4.html
web.cnrs-orleans.fr/~ceri/accel.html
sbgal10.in2p3.fr/service/dir_tech.htm
marpix1.in2p3.fr/Pixel/dice/pixegeo/html/node14.html
https://eag.com/fr/techniques/spectroscopy/particle-induced-x-ray-emission-pixe/
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