14 • Spectrométrie d’émission atomique
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14.2 PRINCIPE DE L’ANALYSE PAR ÉMISSION ATOMIQUE
Un spectromètre d’émission atomique comporte (fig. 14.1) :
➤ un dispositif pour introduire et dissocier l’échantillon à l’état d’atomes ou d’ions ;
➤ un système optique pour séparer les différentes émissions optiques ;
➤ un système de détection et d’analyse du rayonnement émis ;
➤ un système informatique pour réaliser l’interface avec l’utilisateur.
source
(ionisation/excitation)
système dispersif
(180 à 800 nm)
détection
(analyse)
échantillon
Figure 14.1 Conception de base d’un spectromètre d’émission atomique.
Comme en émission de flamme, la source lumineuse du spectromètre n’est autre que
l’échantillon dont tous les atomes sont excités simultanément. On peut donc faire une analyse de composition, du moins qualitative, même si l’échantillon est inconnu au départ. Cela
marque une différence importante avec l’absorption atomique qui ne peut doser que les éléments pour lesquels l’appareil a été préparé (par le choix, a priori, de la lampe à cathode
creuse). Avec une seule prise d’essai, on obtient en quelques minutes une analyse multiélémentaire, contrairement à l’absorption atomique. Cependant on ne peut véritablement
doser que les éléments pour lesquels l’étalonnage a été soigneusement réalisé.
Chaque atome, après avoir été porté dans un état excité, peut perdre son excédent d’énergie par émission d’un ou plusieurs photons dont les énergies peuvent prendre des centaines
de valeurs distinctes (fig. 14.2). Le système dispersif fait donc apparaître une multitude
de radiations de longueurs d’ondes et d’intensités différentes. Sachant que pour un échantillon la matrice (ensemble des autres éléments présents et solution) est également émissive,
l’identification d’un élément, qui peut être présent à l’état d’ultratrace, de même que son dosage reposent sur des mesures faites à plusieurs longueurs d’onde (une sorte d’empreinte).
L’analyse par émission atomique exige donc un matériel très performant capable de repérer des radiations faibles situées à proximité d’autres qui sont beaucoup plus intenses.
C’est pourquoi, quand on peut choisir, on donne la préférence aux appareils dont la gamme
dynamique exploitable est grande.
Les appareils de photométrie de flamme, utilisables pour doser quelques éléments seulement, sont de conception beaucoup plus simple. Lorsqu’on recherche le sodium par exemple,
avec un instrument dont la flamme atteint 2 000
◦ C, les atomes de cet élément sont pratiquement les seuls à émettre des radiations. Pour mesurer la lumière émise, il suffit d’interposer
entre la flamme et le détecteur, à défaut d’un monochromateur, un simple filtre optique pour
isoler une bande spectrale assez large convenant aux radiations émises par l’élément.
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit
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14.2 PRINCIPE DE L’ANALYSE PAR ÉMISSION ATOMIQUE
Un spectromètre d’émission atomique comporte (fig. 14.1) :
➤ un dispositif pour introduire et dissocier l’échantillon à l’état d’atomes ou d’ions ;
➤ un système optique pour séparer les différentes émissions optiques ;
➤ un système de détection et d’analyse du rayonnement émis ;
➤ un système informatique pour réaliser l’interface avec l’utilisateur.
source
(ionisation/excitation)
système dispersif
(180 à 800 nm)
détection
(analyse)
échantillon
Figure 14.1 Conception de base d’un spectromètre d’émission atomique.
Comme en émission de flamme, la source lumineuse du spectromètre n’est autre que
l’échantillon dont tous les atomes sont excités simultanément. On peut donc faire une analyse de composition, du moins qualitative, même si l’échantillon est inconnu au départ. Cela
marque une différence importante avec l’absorption atomique qui ne peut doser que les éléments pour lesquels l’appareil a été préparé (par le choix, a priori, de la lampe à cathode
creuse). Avec une seule prise d’essai, on obtient en quelques minutes une analyse multiélémentaire, contrairement à l’absorption atomique. Cependant on ne peut véritablement
doser que les éléments pour lesquels l’étalonnage a été soigneusement réalisé.
Chaque atome, après avoir été porté dans un état excité, peut perdre son excédent d’énergie par émission d’un ou plusieurs photons dont les énergies peuvent prendre des centaines
de valeurs distinctes (fig. 14.2). Le système dispersif fait donc apparaître une multitude
de radiations de longueurs d’ondes et d’intensités différentes. Sachant que pour un échantillon la matrice (ensemble des autres éléments présents et solution) est également émissive,
l’identification d’un élément, qui peut être présent à l’état d’ultratrace, de même que son dosage reposent sur des mesures faites à plusieurs longueurs d’onde (une sorte d’empreinte).
L’analyse par émission atomique exige donc un matériel très performant capable de repérer des radiations faibles situées à proximité d’autres qui sont beaucoup plus intenses.
C’est pourquoi, quand on peut choisir, on donne la préférence aux appareils dont la gamme
dynamique exploitable est grande.
Les appareils de photométrie de flamme, utilisables pour doser quelques éléments seulement, sont de conception beaucoup plus simple. Lorsqu’on recherche le sodium par exemple,
avec un instrument dont la flamme atteint 2 000
◦ C, les atomes de cet élément sont pratiquement les seuls à émettre des radiations. Pour mesurer la lumière émise, il suffit d’interposer
entre la flamme et le détecteur, à défaut d’un monochromateur, un simple filtre optique pour
isoler une bande spectrale assez large convenant aux radiations émises par l’élément.
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit