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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Conclusion4. Application
Terminons cet article par un exemple illustrant l’application de PIXE à une étude de recherche d’aérosol. Le but était de trouver comment les concentrations élémentaires dans un aérosol ambiant dépendent des conditions atmosphériques à l’instant donné. Une des tâches était l’expérience suivante qui a été réalisée les 7 et 8 septembre 1993 à Prague.
4.1 Échantillonnage
Le point d’échantillonnage était au nord du centre ville, approximativement à 200 m de la rivière Vltava et à 200 m d’une rue à fort trafic, hors de visibilité des deux. Il était dans le voisinage non industriel de l’université, de maisons familiales et d’un hôpital. L’échantillonnage a été réalisé pendant les jours de semaine au tout début de la saison chaude. L’air était poussé par un front froid en liaison avec un épisode de pluie et de vent durant le week-end précédent. Les conditions réelles étaient caractérisées par un anticyclone - faiblement nuageux et calme, nuits fraîches suivies par des inversions de température au matin, avec brouillard, et journées ensoleillées. La température extérieure au point d’échantillonnage variait de 11 ˚C le matin à 27 ˚C l’après-midi et l’humidité relative de 90 % le matin à 55 % l’après-midi.
Trois dispositifs d’échantillonnage ont été utilisés simultanément. Sur deux, d’entre eux, les échantillons ont été recueillis sur des filtres Nucleopore (taille des trous 0,4 µm, de pureté spéciale pour échantillonnage d’aérosol, surface de filtrage 3,14 cm 2) sans taille limite de particules pour le premier et avec taille limite de 2 µm pour le second. Par conséquent, tandis que seules les fines particules sont collectées dans le dispositif n o 2, le dispositif no 1 a été conçu pour recueillir toutes les particules. Le troisième dispositif est un échantillonneur standard du service officiel de surveillance de la pollution atmosphérique, équipé d’un filtre de nitrocellulose. Le flux d’air est maintenu à 10 L/s. Les entrées sont placées 3 m au-dessus du sol à distance de 30 cm. Les échantillons des dispositifs 1 et 2 ont été collectés...
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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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