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RÉSUMÉ
Parmi les différentes sortes de spectrométries en service pour l’analyse élémentaire des métaux, la spectrométrie d’émission optique à source étincelle occupe une place prépondérante. Sa rapidité de réponse, la simplicité de préparation des échantillons pour un grand nombre de matrices métalliques et sa possibilité de réaliser des analyses sur site y sont pour beaucoup. Les récents développements en logiciel de traitement de l’information et les innovations dans le domaine des matériaux mis en œuvre contribuent à en faire une technique performante et conviviale.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Raymond MEILLAND : Ingénieur - Chef de service, Arcelor Research
INTRODUCTION
Le développement de la spectrométrie d’émission optique (SEO, ou « optical emission spectrometry » : OES) a conduit de nombreux constructeurs à se lancer sur le marché du spectromètre d’émission. Les parts de marché n’étant pas toujours suffisantes pour assurer la pérennité de chaque société, ces dernières ont souvent complété leur fabrication par du matériel concernant le plasma ICP (« inductively coupled plasma »), la fluorescence de rayons X, la fluorescence atomique, l’absorption atomique…
Les performances des spectromètres d’émission optique à étincelle ont fortement évolué, notamment dans le domaine de l’analyse des basses teneurs et de l’amélioration de la justesse et des limites de détection.
De plus, bien que la concurrence entre les constructeurs soit toujours réelle au niveau du matériel, c’est surtout dans le domaine des logiciels de traitement de l’information qu’il existe des différences. En effet, la puissance des calculateurs autorise l’exploitation de modèles mathématiques qui permettent de résoudre les problèmes complexes relatifs aux effets interéléments et aux chevauchements de raies. Le traitement des informations spectrales est devenu en lui-même une technique.
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Performances des appareils actuels
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1. Appareils commerciaux
La nature des spectromètres d’émission par étincelle proposés permet de résoudre des problèmes très divers. Le laboratoire central ou de recherche est souvent équipé de systèmes complexes et complets alors que le contrôle des produits sur parc de stockage peut être fait avec un appareil porté à dos. Entre ces extrêmes, il existe une gamme de produits adaptés à chaque type de besoin.
1.1 Appareils en poste fixe
Ces instruments équipent les laboratoires centraux d’analyse, les sites d’élaboration des métaux, les fonderies et, depuis le développement de l’assurance qualité, ils sont aussi installés chez les transformateurs de métaux. Pour optimiser l’exploitation du matériel et la qualité des résultats, les spectromètres sont implantés dans un environnement spécialement adapté. La climatisation est recommandée malgré la thermostatisation fréquente du spectromètre lui-même. Pour faciliter la maintenance, un accès facile sur l’arrière et les côtés de l’appareil doit être prévu. L’alimentation électrique dans certains cas doit être stabilisée, particulièrement dans les milieux industriels.
HAUT DE PAGE1.2 Spectromètres mobiles
S’il est, le plus souvent, facile d’apporter l’échantillon au laboratoire de spectrométrie, il existe des cas où il est plus rapide et rentable d’utiliser un appareil mobile (figure 1). Ces matériels sont exploités depuis les années 1980 pour contrôler la qualité des aciers de toutes nuances sur des parcs de stockage, pour séparer des produits mélangés accidentellement ou pour analyser des pièces importantes non échantillonnables. Les conditions d’utilisation de ces appareils ne permettent pas les mêmes performances que celles des spectromètres de laboratoire. La majorité d’entre eux travaillent sous air, ce qui limite la gamme spectrale vers les ultraviolets (UV) jusqu’à des longueurs d’onde de 200 nm. L’excitation est faite par un « pistolet » et la lumière est reprise par une fibre optique pour être conduite jusqu’à la fente primaire du spectromètre monté sur châssis mobile....
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Selon les besoins analytiques du laboratoire, l’acquisition d’un appareil peut entraîner des dépenses très variables car le prix d’achat est conditionné par le nombre de raies analytiques. Il est donc préférable de situer une fourchette de prix pour un spectromètre équipé de 20 canaux fixes avec une seule source d’excitation par étincelle. Les matériels dits bas de gamme avec un nombre limité à une vingtaine d’éléments évoluent entre 45 et 75 kE, alors que la gamme supérieure atteint 90 à 120 kE. Le coût de la ligne optique est en moyenne de 2,5 kE. Les appareils de SEO sont de préférence installés dans une salle climatisée pour laquelle il convient de prévoir les équipements nécessaires. Aux dépenses d’équipement, il faut ajouter les frais de fonctionnement. Si le coût de l’énergie électrique est secondaire, il ne faut pas négliger la consommation d’azote ou d’argon lorsque la caméra du spectromètre est sous ambiance gazeuse. Les contrats d’entretien proposés par les constructeurs sont plus ou moins onéreux selon le nombre d’interventions prévu, leur délai d’exécution ou l’importance de la révision annuelle. Un contrat type avec une révision annuelle et 4 ou 5 interventions de dépannage dans un délai de 48 h peut s’estimer de 3 à 5 %...
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