Spectroscopie sur plasma induit par laser

La spectroscopie sur plasma induit par laser ou LIBS est une méthode analytique physique utilisée pour analyser quantitativement les composants de la matière.



Catégories :

Chimie analytique - Mesure physique - Métrologie - Plasma - Spectroscopie

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La spectroscopie sur plasma induit par laser ou LIBS (pour Laser-induced plasma spectroscopy) est une méthode analytique physique utilisée pour analyser quantitativement (dosage) les composants de la matière.

Les progrès récents des lasers[1] embarqués et des analyseurs laissent espérer le développement de matériels donnant la possibilité de par exemple de concurrencer le matériel portable Spectrométrie de fluorescence X pour des mesures in situ sur sites et sols pollués ou potentiellement pollués par le plomb[2], [3], [4] ou d'autres métaux lourds. [5]

On comprend mieux les effets de matrice[6], [7], [8] dans les sols et ceux de la spéciation des métaux (étudiée pour le plomb et du baryum), ce qui devrait permettre d'encore affiner la précision et l'interprétation des analyses.

Perspectives

Les progrès de la micro-électronique et de l'informatique embarquée laissent imaginer par exemple des robots analyseurs de sols, ou de déchets, capables de s'auto-étalonner en collectant des échantillons de calibration. De tels «robots» pourraient détecter, ou alors corriger leurs erreurs, détecter des échantillons sur- ou sous-contaminés (spectres aberrants) ou correspondant par exemple à des échantillons non-représentatifs. Ils pourraient aussi cartographier en trois dimensions[9] des sols ou sédiments pollués, ou suivre les évolutions temporelles de pollution (mesures de lixiviation réelle, de percolation, bioconcentration, bioturbation, phytoremédiation, fongoremédiation. Ils pourraient observer les effets de changements de température, de pH, d'hydromorphie, etc. Le premier projet de ce type est porté par une coopération franco-américaine dirigée en France par le CESR ainsi qu'aux États-Unis, par le Los Alamos National Laboratory. C'est l'analyseur ChemCam qui sera embarqué par le rover MSL de la NASA à destination de Mars en 2011 pour y identifier à distance les roches (portée de 10m).

Principes de bases

Historique[5]

Une équipe allemande[21] a l'idée d'associer la LIBS et la fluorescence induite par laser, ce qui lui permet en analyse des sols de détecter de très faibles doses (sub-ppm) de certains métaux. [22]

Avantages et inconvénients

Avantages :

Inconvénients :


Voir aussi

Externes

Bibliographie

Notes

  1. RADZIEMSKI L. J.  ; From LASER to LIBS, the path of technology development ; Spectrochim. Acta B, 2002, 57, 1109- 1113
  2. WAINNER R. T., HARMON R. S., MIZIOLEK A. W., et al., Analysis of environmental lead contamination : comparison of LIBS field and laboratory instruments, Spectrochim. Acta B, 2001, 56, 777-793
  3. MOSIER-BOSS P. A., LIEBERMAN S. H. and THERIAULT G. A.  ; Field demonstrations of a direct push FO-LIBS metal ssensor ; Environ. Sci. Technol., 2002, 36, 3968-3976
  4. LOPEZ-MORENO C., PALANCO S. and LASERNA J. J.  ; Remote laser-induced plasma spectrometry for elemental analysis of samples of environmental interest ; J. Anal. At. Spectrom., 2004, 19, 1479–1484
  5. Jean-Baptiste Sirven, Bruno Bousquet, Lionel Canioni, Laurent Sarger ; La spectroscopie sur plasma induit par laser : une technique en devenir pour l'analyse sur site des sols pollués ; Technologie appliquée ; SPECTRA ANALYSE n° 246 • Novembre 2005
  6. EPPLER A. S., CREMERS D. A., HICKMOTT D. D., et al.  ; Matrix eff ects in the detection of Pb and Ba in soils using laser-induced breakdown spectroscopy ; Appl. Spectrosc.  ; 1996, 50, 1175-1181
  7. WISBRUN R., SCHECHTER I., NIESSNER R., et al., Detector for Trace Elemental Analysis of Solid Environmental Samples by Laser Plasma Spectroscopy, Anal. Chem., 1994, 66, 2964 – 2975
  8. BULATOV V., KRASNIKER R. and SCHECHTER I., Study of Matrix Eff ects in Laser Plasma Spectroscopy by Combined Multifi ber Spatial and Temporal Resolutions, Anal. Chem., 1998, 70, 5302 – 5311
  9. référence nécessaire
  10. D. A. CREMERS, L. J. RADZIEMSKI, Detection of chlorine in air by laser-induced breakdown spectrometry, Anal. Chem., 1983, 55, 1252-1256
  11. RADZIEMSKI L. J., LOREE T. R.  ; Laser-induced breakdown spectroscopy : time-resolved applications ; J. Plasma Chem. Plasma Proc., 1981, 1, 281-293
  12. D. A. CREMERS, L. J. RADZIEMSKI, T. R. LOREE,  ; Spectrochemical analysis of liquids using the laser spark, Appl. Spectrosc., 1984, 38, 721-729
  13. RADZIEMSKI L. J., CREMERS D. A. and LOREE T. R., Detection of beryllium by laser-induced-breakdown spectroscopy, Spectrochimica Acta B, 1983, 38, 349-355
  14. MUNSON C. A., DE LUCIA Jr. F. C., PIEHLER T., et al.  ; Investigation of statistics strategies for improving the discriminating power of laser-induced breakdown spectroscopy for chemical and biological warfare agent simulants, Spectrochimica Acta B, 2005
  15. GRUBER J., HEITZ J., STRASSER H., et al., Rapid in-situ analysis of liquid steel by laser-induced breakdown spectroscopy, Spectrochim. Acta B, 2001, 56, 685-693
  16. NOLL R., BETTE H., BRYSCH A., et al., Laser-induced breakdown spectrometry - applications for production control and quality assurance in the steel industry, Spectrochim. Acta B, 2001, 56, 637-649
  17. WHITEHOUSE A. I., YOUNG J., BOTHEROYD I. M., et al.  ; Remote material analysis of nuclear power station steam generator tubes by laser-induced breakdown spectroscopy, Spectrochimica Acta B, 2001, 56, 821-830
  18. GREEN R. L., MOWERY M. D., GOOD J. A., et al., Comparison of Near-Infrared and Laser-Induced Breakdown Spectroscopy for Determination of Magnesium Stearate in Pharmaceutical Powders and Solid Dosage Forms, Appl. Spectrosc., 2005, 59, 340-347
  19. ST-ONGE L., KWONG E., SABSABI M., et al.  ; Quantitative analysis of pharmaceutical products by laser-induced breakdown spectroscopy ; Spectrochimica Acta B, 2002, 57, 1131-1140
  20. Projet SILAS (identification rapide d'alliages métalliques légers pour le tri automatique)
  21. Institut Fraunhofer d'Aachen
  22. HILBK-KORTENBRUCK F., NOLL R., WINTJENS P., et al., Analysis of heavy metals in soils using laser-induced breakdown spectrometry combined with laser-induced fluorescence, Spectrochim. Acta B, 2001, 56, 933-945

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