Caractérisation du plasma LIBS : réflexions, bonnes pratiques et conséquences analytiques
Résumé
La matrice d'un échantillon est définie par l'IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) comme les composants de l'échantillon autres que l'analyte. Et l'effet de matrice d'une technique analytique désignent alors l'effet combiné de tous les composants autres que l'analyte sur la mesure de sa quantité. Chose que l'on peut visualiser, par exemple, sur des droites d'étalonnage de pente différente pour différentes matrices. En LIBS, ces effets se traduisent physiquement par une interaction laser-surface et laser-plasma dépendant de la nature du matériau analysé, et induisant des variations de masse ablatée, de température et de densité électroniques d'un échantillon à un autre. Sous l'hypothèse de l'équilibre thermodynamique local, la caractérisation de ces trois paramètres permet donc en principe de s'affranchir de ces effets, et cette approche est à la base des méthodes de quantification sans étalonnage .
Contrairement à la masse ablatée qui peut être mesurée en observant les cratères, la température et la densité électroniques sont généralement déterminées par des méthodes spectroscopiques. Les plus répandues sont, pour Te, le graphe de Boltzmann, pour Ne, l'équation de Saha-Boltzmann ou l'élargissement Stark. Ces méthodes reposent sur la mesure de certaines raies bien choisies. Les critères de choix sont connus (énergie d'excitation, absence d'interférence, d'auto-absorption…) mais pas toujours simples à mettre en pratique. Cependant, les négliger peut conduire à des biais significatifs sur le plan analytique. De plus, le choix qui en résulte dépend justement de la matrice. C'est pourquoi, alors que les effets de matrice sont très souvent cités dans la littérature sur la LIBS, il est très difficile de trouver des données comparables de température et densité électronique d'une matrice à l'autre.
Cette présentation abordera trois questions, illustrées dans le cas des métaux. 1. Pourquoi s'attacher à caractériser précisément le plasma d'ablation laser ? 2. Quels sont les écueils à éviter ? 3. Quelle est l'étendue réelle des effets de matrice ? Pour y répondre, nous introduirons la méthode standardisée de caractérisation du plasma que nous avons mise au point, méthode basée sur un dépôt d'électrolyte en surface de l'échantillon
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)