13 • Absorption atomique et émission de flamme
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purs mais aussi d’alliages ou de poudres frittées pour les lampes multiéléments (fig. 13.7).
L’anode est en zirconium ou en tungstène et la fenêtre de la lampe est en verre pyrex ou de
silice, suivant les longueurs d’onde émises par la cathode. Le montage ci-dessous n’étant
pas réalisable pour le sodium (point de fusion trop bas) ou le mercure (état liquide), on
utilise des lampes à vapeur métallique.
+
-
-
-
-
-
-
-
*
*
-
+
cathode anode
fenêtre en
verre de silice
écran
cathode
principe de l'ionisation
néon
électron
atome de métal
excité
atome de métal
hν
Ne
Ne
Ne
Ne
Ne
Ne
*
Figure 13.7 Lampe à cathode creuse d’un modèle classique.
La cathode est un cylindre creux dont l’axe de révolution correspond à l’axe optique de
la lampe. L’intensité est de quelques milliampères. À droite, dans l’encadré, représentation imagée de l’excitation des atomes de la cathode sous l’impact des ions néon.
Lorsqu’on applique une tension d’environ 300 V entre les électrodes, les électrons provoquent l’ionisation du gaz de remplissage. Ces ions (Ar
+ ou Ne
+ ), acquièrent assez d’énergie cinétique pour arracher des atomes de la cathode qui devient équivalente, en surface, à
un gaz atomique. En appelant M(Cat.) l’élément M à l’état de métal (cathode) et M(Gaz)
lorsqu’il est à l’état atomique, l’émission correspond à un enchaînement d’étapes telles que :
M(Cat.)
Ne +
−→ M(Gaz)
∗
−→ M(Gaz) + photon
Le spectre de la lampe correspond à la superposition des radiations émises par la cathode
et par le gaz de remplissage. La largeur des raies d’émission, qui dépend des effets Doppler,
Stark (ionisation) et Lorentz (pression), est plus étroite que la largeur de la bande d’absorption correspondante. Le monochromateur permet d’éliminer une grande partie de la lumière
parasite due au gaz de remplissage et de choisir la raie la plus intense du spectre, pour avoir
une meilleure sensibilité (fig. 13.8), sauf en cas d’interférence avec un autre élément. Enfin,
il existe quelques lampes sans électrodes, dont l’émission est très intense. Elles consistent
en un tube scellé en silice contenant un sel de l’élément choisi que l’on excite avec un émetteur de radiofréquence. Elles sont réservées, entre autres, à des éléments tels As, Hg, Sb Bi
et P.
En général pour chaque lampe à CC plusieurs raies d’émission sont utilisables. Elles n’ont
pas toutes la même intensité. Le choix de la raie pour un dosage dépend entre autre de la
concentration de la solution nébulisée, sachant qu’en SAA la précision du dosage diminue
assez vite avec la concentration (plage dynamique de 1 à 100).
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit
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purs mais aussi d’alliages ou de poudres frittées pour les lampes multiéléments (fig. 13.7).
L’anode est en zirconium ou en tungstène et la fenêtre de la lampe est en verre pyrex ou de
silice, suivant les longueurs d’onde émises par la cathode. Le montage ci-dessous n’étant
pas réalisable pour le sodium (point de fusion trop bas) ou le mercure (état liquide), on
utilise des lampes à vapeur métallique.
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cathode anode
fenêtre en
verre de silice
écran
cathode
principe de l'ionisation
néon
électron
atome de métal
excité
atome de métal
hν
Ne
Ne
Ne
Ne
Ne
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Figure 13.7 Lampe à cathode creuse d’un modèle classique.
La cathode est un cylindre creux dont l’axe de révolution correspond à l’axe optique de
la lampe. L’intensité est de quelques milliampères. À droite, dans l’encadré, représentation imagée de l’excitation des atomes de la cathode sous l’impact des ions néon.
Lorsqu’on applique une tension d’environ 300 V entre les électrodes, les électrons provoquent l’ionisation du gaz de remplissage. Ces ions (Ar
+ ou Ne
+ ), acquièrent assez d’énergie cinétique pour arracher des atomes de la cathode qui devient équivalente, en surface, à
un gaz atomique. En appelant M(Cat.) l’élément M à l’état de métal (cathode) et M(Gaz)
lorsqu’il est à l’état atomique, l’émission correspond à un enchaînement d’étapes telles que :
M(Cat.)
Ne +
−→ M(Gaz)
∗
−→ M(Gaz) + photon
Le spectre de la lampe correspond à la superposition des radiations émises par la cathode
et par le gaz de remplissage. La largeur des raies d’émission, qui dépend des effets Doppler,
Stark (ionisation) et Lorentz (pression), est plus étroite que la largeur de la bande d’absorption correspondante. Le monochromateur permet d’éliminer une grande partie de la lumière
parasite due au gaz de remplissage et de choisir la raie la plus intense du spectre, pour avoir
une meilleure sensibilité (fig. 13.8), sauf en cas d’interférence avec un autre élément. Enfin,
il existe quelques lampes sans électrodes, dont l’émission est très intense. Elles consistent
en un tube scellé en silice contenant un sel de l’élément choisi que l’on excite avec un émetteur de radiofréquence. Elles sont réservées, entre autres, à des éléments tels As, Hg, Sb Bi
et P.
En général pour chaque lampe à CC plusieurs raies d’émission sont utilisables. Elles n’ont
pas toutes la même intensité. Le choix de la raie pour un dosage dépend entre autre de la
concentration de la solution nébulisée, sachant qu’en SAA la précision du dosage diminue
assez vite avec la concentration (plage dynamique de 1 à 100).
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit