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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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Principales constantes des spectres atomiques
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1. Principales techniques utilisant les constantes des spectres atomiques
Ce sont principalement les techniques analytiques qui utilisent les constantes des spectres atomiques.
Le schéma de principe général des techniques de spectrochimie analytique est donné sur la figure 1. Il comprend trois parties :
-
la préparation et l’atomisation de l’échantillon à analyser ;
-
l’interaction physique d’une radiation (lampe, laser…) avec les atomes de l’analyte atomisé ;
-
le système de détection.
1.1 Techniques analytiques classiques
Seules les techniques les plus utilisées en chimie analytique sont mentionnées ici :
-
la spectroscopie d’absorption atomique AAS (Atomic Absorption Spectroscopy ) [1] [2] [3] [4] [5] ;
-
la spectroscopie d’émission en torche à plasma ICP/OES (Optical Emission Spectrometry with the Inductively Coupled Plasma ) [6] [7] [8].
D’autres sources de plasma peuvent être utilisées en spectroscopie d’émission optique comme le plasma induit par chauffage micro-onde MIP (Microwave Induced Plasma ) [9] [10] ou la décharge luminescente GD (Glow Discharge )[11]. La spectrométrie de masse MS (Mass Spectrometry ) peut remplacer la spectrométrie d’émission pour extraire et analyser les ions produits dans le plasma. C’est le cas de nouvelles techniques telles que l’ICP/MS [12] ou la GD/MS [13].
En particulier, les techniques AAS, ICP/OES et ICP/MS sont compétitives avec les techniques utilisant les lasers.
HAUT DE PAGE1.2 Techniques analytiques utilisant des lasers
Le principe de la spectrochimie laser est le suivant : un faisceau laser, accordé sur une transition atomique de l’analyte recherché avec un fort moment dipolaire, illumine le volume contenant l’échantillon atomisé.
La présence de l’analyte peut être mesurée de trois manières différentes :
-
par absorption (Laser Atomic Absorption Spectrometry LAAS) [14] ;
-
par fluorescence (Laser Induced Fluorescence LIF) [15] [16] [17] ;
-
par détection des produits ionisés (électrons ou ions) de l’atome d’analyte excité sélectivement après...
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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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