Analyse élémentaire et isotopique par ablation laser et spectroscopie optique
Abstract
L’ablation laser est une technique de choix pour échantillonner des solides sans préparation chimique et avec une résolution latérale dans le domaine micrométrique à sub-millimétrique. Couplée à une technique spectrométrique, elle permet ainsi de réaliser l’analyse élémentaire et/ou isotopique d’une surface. Ainsi, le couplage à la spectrométrie de masse à couplage inductif (ICP-MS) permet d’atteindre des performances analytiques très élevées, mais au prix d’une relative complexité de mise en œuvre. De manière complémentaire, le couplage à la spectrométrie optique est instrumentalement plus simple, avec cependant de moindres niveaux de sensibilité et de précision.
Dans ce domaine, la LIBS (laser-induced breakdown spectroscopy) est probablement la technique la plus ancienne pour l’analyse élémentaire directe de matériaux. Elle est développée dans de nombreux secteurs, en particulier dans deux champs d’application différents : l’analyse hors du laboratoire d’une part, et la cartographie élémentaire à l’échelle micrométrique d’autre part. Toutefois, une partie de la communauté scientifique explore depuis une dizaine d’années les potentialités de la LIBS et de ses dérivées pour l’analyse isotopique. Celle-ci est limitée par le fait que le décalage spectral entre les rais atomiques des différents isotopes est généralement faible devant l’élargissement des raies provoqué par la forte densité électronique du plasma d’ablation laser. Des alternatives ont donc été proposées, basées par exemple sur l’analyse de raies moléculaires (LAMIS) ou de raies auto-absorbées (LIBRIS) afin de contourner cette limitation.
La présentation rappellera les principes de la LIBS et quelques-unes de ses applications les plus pertinentes en matière d’analyse élémentaire. Elle exposera ensuite les approches actuelles d’analyse isotopique par ablation laser et spectroscopie optique, leurs performances et limitations, et enfin les verrous à lever pour poursuivre les développements.