Spectrométrie

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Dernière modification de cette page le 02 mars 2017
Anglais : spectrometry
Espagnol : espectrometría
Étymologie : latin spectrum, au pluriel spectra, spectres ou simulacres émis par des objets, grec μέτρον métron mesure
n. f. Méthode d’analyse spectrale quantitative fondée sur la mesure, à l’aide d’un spectromètre, de l'intensité émise ou absorbée aux différents nombres d'ondes ou longueurs d'onde. L’analyse, à l’aide d’un spectromètre de masse, est classée aussi, usuellement, dans la spectrométrie. On distingue :
1- les méthodes faisant appel à l’absorption ou à l’émission de radiations, spectrométrie fondée sur les interactions entre la matière et les radiations lumineuses. Les atomes et les molécules peuvent absorber (ou émettre) de telles radiations monochromatiques par quanta, paquets d’énergie parfaitement définis. Ils passent ainsi d’un état fondamental à un état excité instable ou retournent rapidement à l’état initial en perdant cette énergie soit par émission lumineuse (atomes, molécules luminescentes), soit par dissipation de chaleur ou d’énergie cinétique. Il est ainsi possible de mesurer la quantité de matière responsable de ces interactions par mesure de l’intensité de lumière absorbée ou émise. En font partie : la spectrométrie d’absorption atomique (SAA), la spectrométrie d’absorption moléculaire, la spectrométrie d’absorption de rayons X, la spectrométrie d’émission atomique (SEA), la spectrométrie d’émission atomique à plasma à couplage inductif, la spectrométrie d’émission de rayons X, la spectrométrie de flamme, la spectrométrie de fluorescence atomique, la spectrométrie de fluorescence X, la spectrométrie de luminescence ;
2- les méthodes faisant appel à la détection de particules chargées : Selon l’IUPAC, cette appellation traite de tous les aspects concernant les spectromètres de masse et des résultats obtenus via leur utilisation. En font partie : la spectrométrie de masse (SM), la spectrométrie de masse – masse (SM/SM), la spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif ;
3- les méthodes faisant appel aux déplacements sous l’effet d’un balayage par une radiation électromagnétique. En font partie: la résonance magnétique nucléaire (RMN) et la résonance paramagnétique électronique (RPE) ;
4- les méthodes faisant appel à la diffusion : En fait partie: la spectrométrie Raman.


Spectrométrie d’absorption atomique (SAA)

Anglais : atomic absorption spectrometry
Espagnol : espectrometría de absorción atómica
Méthode quantitative classée dans le groupe de la spectroscopie optique. Principe : un faisceau de lumière monochromatique susceptible d’être absorbée par l’élément à doser est envoyé dans une vapeur atomique de ce dernier. La mesure de l’affaiblissement de l’intensité lumineuse est fonction de la concentration de l’élément à doser dans l’échantillon initial. L’appareillage utilisé est le spectrophotomètre d’absorption atomique. Méthode possédant une limite de détection faible de l’ordre de 5 10-6 g L-1 comparable à celle de certaines méthodes électrochimiques. Permet la détermination d’un grand nombre d’éléments chimiques tels que, Ca, Cd, Cr, Co, Cu, Fe, Mg, Hg, Ni, Pt, Pb, Zn (liste non exhaustive).

La SAA est utilisée dans les domaines de l’analyse des substances pharmacologiquement actives, de la bromatologie, de la biochimie clinique, de l’hydrologie. Avantage majeur : le nombre d’éléments justiciables. Inconvénients : appareillage onéreux et absence de spéciation des éléments Cf rayons X et spectrophotomètre.


Spectrométrie d’absorption moléculaire

Cf spectrophotométrie.


Spectrométrie d’absorption de rayons X

Anglais : X-ray absorption spectrometry
Espagnol : espectrometría de absorción de rayos X
Méthode de l’analyse qualitative et quantitative de différents éléments fondée sur l’absorption de rayons X. Les rayons X, très énergétiques par définition, mettent en jeu des transitions électroniques au niveau des couches les plus profondes. La détermination des longueurs d’onde des minima d’absorption permet d’identifier l’élément de l’échantillon responsable de l’absorption. Du point de vue quantitatif, l’absorption des rayons X suit la loi de Beer – Lambert.

La spectrométrie d'absorption de rayons X présente des possibilités pratiquement illimitées, en analyse de routine d’éléments, à cause de sa simplicité, de sa rapidité et de sa sensibilité. À citer, par exemple, le dosage des métaux lourds (Pb) dans les verres et de l’uranium dans les eaux. L’absorption des rayons X joue un rôle fondamental en radiographie médicale.


Spectrométrie d’émission atomique (SEA)

Anglais : atomic emission spectrophotometry
Espagnol : espectrofotometría de emisson atómica
Méthode différant de la spectrométrie d’absorption par le fait que l’énergie fournie à la vapeur est suffisante pour porter les atomes à l’état excité, avec pour conséquence l’émission subséquente d’une radiation caractéristique de l’élément dont l’intensité est, dans des conditions bien définies, proportionnelle à la teneur de l’échantillon dans l’élément responsable de la radiation.

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Spectrométrie d’émission atomique à plasma à couplage inductif

Anglais : inductively coupled plasma atomic/emission spectrometry(ICP/AES) ou inductively coupled plasma/optical emission spectrometry (ICP/OES)
Espagnol : plasma acoplado inductivamente/espectrometría de emisión atómica ou plasma acoplado inductivamente espectrometría de emisión óptica
Méthode correspondant à l’une des modalités de mise en œuvre de la spectrométrie d’émission atomique, dans laquelle un plasma à couplage inductif est utilisé comme source d’excitation. Cf plasma.


Spectrométrie d’émission de rayons X

Anglais : X-ray emission spectrometry
Espagnol : espectrometría de emisión de rayos X
Méthode de l’analyse qualitative et quantitative des éléments. Les spectres d’émission présentent un fond continu et des raies caractéristiques de l' élément ou des éléments de l’anticathode. Les identifications sont fondées sur la mesure des longueurs d’onde des raies caractéristiques de l’élément placé au foyer du tube à rayons X Cf spectromètre. Pour les mesures quantitatives, l’intensité des raies est rapportée à une courbe d’étalonnage.

La spectrométrise d’émission de rayons X est de plus en plus remplacée par la spectrométrie de fluorescence X pour des raisons pratiques.


Spectrométrie de flamme

Anglais : flame spectrometry
Espagnol : espectrometría de llama
Nom générique donné aux spectrométries d’absorption, d’émission et de fluorescence atomiques qui utilisaient la flamme comme source d’excitation. . Méthode de l’analyse qualitative et quantitative des éléments. Les spectres d’émission présentent un fond continu et des raies caractéristiques de l' élément ou des éléments de l’anticathode. Les identifications sont fondées sur la mesure des longueurs d’onde des raies caractéristiques de l’élément placé au foyer du tube à rayons X Cf spectromètre. Pour les mesures quantitatives, l’intensité des raies est rapportée à une courbe d’étalonnage.

Historiquement, le terme ne désignait que la spectrométrie d’émission atomique,


Spectrométrie de fluorescence atomique

Espagnol : espectroscopía de fluorescencia atómica
Méthode de la spectrométrie de flamme fondée sur la réémission, par une vapeur atomique, d’une raie de même longueur d’onde que la radiation excitatrice, phénomène appelé fluorescence atomique. La vapeur atomique est produite par une flamme ou un four de graphite ou par tout autre dispositif.

De nombreux éléments sont justiciables de la méthode comme en absorption atomique. La différence entre les spectrométries de fluorescence atomique et X réside dans les longueurs d’onde des radiations réémises. Les rayons X, plus énergétiques, possédant une longueur d’onde plus faible que les radiations émises par fluorescence atomique, se situent dans le domaine UV-visible.


Spectrométrie de fluorescence X

Anglais : X-ray
Espagnol : X espectrometría de fluorescencia
Méthode dans laquelle l’élément à identifier ou à doser contenu dans l’échantillon, ayant absorbé les rayons X primaires, émet un rayonnement de fluorescence dû à la réorganisation de ses couches électroniques profondes. L’élément se trouve ionisé, après absorption des rayons X primaires. Un spectre de fluorescence X présente les mêmes raies caractéristiques que celles issues de l’émission directe avec les mêmes intensités relatives

La méthode est pratique et particulièrement intéressante pour la détermination des éléments plus lourds que le calcium, difficiles à doser par voie chimique, tels que les métaux de transition, les terres rares, l’uranium et le thorium


Spectrométrie de luminescence

Synonyme(s) : fluorométrie et phosphorimétrie
Anglais : luminescence spectrometry
Espagnol : espectroscopía de fotoluminiscencia
Désigne des méthodes spectrales d’analyses qualitative et quantitative fondées sur le phénomène de luminescence, principalement de fluorescence et, à un degré moindre, de phosphorescence Cf fluorométrie, phosphorimétrie.

Est classé aussi, dans les phénomènes de luminescence, celui de chemiluminescence;


Spectrométrie de masse (SM)

Anglais : mass spectrometry
Espagnol : espectrómetro de masas
Méthode analytique permettant les analyses qualitative et quantitative de composés minéraux et, le plus souvent, organiques. Une expérience de spectrométrie de masse comporte successivement l’ionisation de l’échantillon, l’accélération des ions formés ou de leurs fragments, sous l’influence d’un champ électrique, leur séparation selon leur rapport masse/charge m/z et enfin leur détection par un signal électrique. Le traitement du signal peut être effectué suivant de nombreuses modalités techniques. Les enregistrements cumulés de chaque fragment permettent d’obtenir un spectre de masse et diffèrent par les modes d’introduction de l’échantillon, d’ionisation, de séparation et d’identification des fragments. Cf analyseur, détecteur, injecteur, source d’ionisation, spectre, spectromètre

La spectrométrie de masse est utilisée aussi bien à des fins qualitatives, pour identifier un composé, établir sa masse moléculaire, sa formule brute ou sa structure moléculaire, qu’à des fins quantitatives. Les couplages actuels avec la chromatographie gazeuse ou liquide ou même avec un autre spectromètre de masse (spectrométrie de masse-masse, spectrométrie en tandem) en font un outil analytique indispensable dans les déterminations de structure et les études de métabolisme Cf couplage. La spectrométrie de masse est une méthode instrumentale d’avenir. Elle occupe une place privilégiée, voire d’ores et déjà la première place parmi toutes les méthodes analytiques, grâce à ses caractéristiques : limite de détection inégalée et variété d’applications.


Spectrométrie de masse par accélérateur

Anglais : Accelerator mass spectrometry (AMS)
Espagnol : espectrometría de masas con aceleradores
Technique de spectrométrie de masse ultra-sensible faisant appel à des accélérateurs d’ions utilisés en tandem, employée principalement pour l’étude des radioisotopes à demi-vie élevée et celle des isotopes stables dont l’abondance est faible. Les ions y acquièrent un maximum d’énergie cinétique sous l’effet de champs électriques successifs parallèles.


Spectrométrie de masse – masse (SM/SM)

Synonyme(s) : spectrométrie de masse en tandem
Anglais : tandem mass spectrometry
Espagnol : espectrometría de masas en tándem
Technologie dans laquelle on utilise un appareillage où les ions sont soumis à une ou plusieurs étapes de fragmentation et de séparation des ions-fragments. Dans les spectromètres de masse tandem « dans l’espace », le premier analyseur sert à isoler les ions issus de la source d’ionisation. Ceux-ci sont introduits ensuite séquentiellement dans une cellule de collision où ils subissent une fragmentation. Les ions-fragments (aussi appelés ions-fils) sont ensuite séparés par un second analyseur avant d’atteindre le détecteur. Ce fonctionnement est aussi désigné sous l’appellation SM/SM ou SM². Dans ces dispositifs, les analyseurs peuvent être de même type, comme les appareils à triple quadripôle ou de types différents, comme dans les cas des systèmes associant un quadripôle et un analyseur à temps de vol (Q-TOF). On parle, dans ce dernier cas, de spectromètres de masse hybrides. Les analyseurs de type "trappe ionique" permettent d’isoler des ions dans l’enceinte de la trappe avant de les fragmenter et d’éjecter séquentiellement les ions fragments. Ce mode de fonctionnement correspond à une spectrométrie de masse tandem « dans le temps ». Il est possible de réaliser plusieurs cycles de confinement et de fragmentation des ions aboutissant à la SMn


Spectrométrie de masse à plasma par couplage inductif

Anglais : inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS)
Espagnol : espectrometría de masas con fuente de plasma de acoplamiento inductivo
Spectrométrie de masse dans laquelle la source d’ionisation est un plasma à couplage inductif. Le couplage nécessite l’utilisation d’interfaces pour éliminer les espèces moléculaires formées dans le plasma. Celles-ci peuvent être éliminées par une dissociation due à une collision avec un gaz neutre ou réactif. Le spectromètre de masse peut être à filtre quadripolaire, à temps de vol, à secteurs magnétique et électrostatique.

L’ICP/MS sert à mesurer des traces (concentrations de l’ordre du ppm ou mg kg-1) ou des ultratraces (concentrations de l’ordre du ppb ou µg kg-1) d’éléments.


Spectrométrie RAMAN

Anglais : Raman spectrometry
Espagnol : espectrometría Raman
Étymologie : de Sir Chandrasekhara Venkata Raman, 1888 – 1970, physicien indien, prix Nobel 1930
Méthode spectrale fondée sur le fait qu’une substance transparente gazeuse, liquide, voire solide, exposée à une radiation de fréquence définie, diffuse des radiations de fréquences différentes de celle de la radiation excitatrice. Ceci parce que la molécule responsable du phénomène absorbe très faiblement la radiation incidente et se trouve portée à un niveau d’énergie de vibration plus élevé, par extraction d’une partie de l’énergie des photons de la radiation incidente. Cf diffusion de la lumière. On peut considérer que les photons de la radiation Raman diffusée sont les mêmes que les entrants, mais avec une énergie moindre. Les différences , entre la fréquence des radiations diffusées et celle de la radiation excitatrice, sont caractéristiques de la substance. Pour qu’il y ait application de la spectrométrie Raman, il faut qu’il y ait possibilité, lors du processus, de modification de polarisabilité de la molécule sans qu’il y ait création d’un dipôle.

La spectrométrie Raman est une méthode d’analyse qualitative. Elle complète les informations apportées, par la spectrophotométrie IR, pour l’identification des composés et en analyse fonctionnelle.

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