SPECTROMÉTRIE DE MASSE
Applications
La spectrométrie de masse présente un spectre très vaste d'applications, qui s'étend de la recherche fondamentale au contrôle des processus industriels. Seules les principales applications sont présentées ici par domaine scientifique ou technique.
Métrologie
Des mesures de la masse de 28Si, effectuées à une précision de 10—11, ouvrent la voie à une définition microscopique de l'unité de masse, le kilogramme, comme c'est déjà le cas pour les unité de temps ou de longueur. La plus grande cohérence donnée au système international d'unités physiques (système S.I.) est très importante. Cependant, des études supplémentaires sont encore nécessaires pour obtenir une détermination suffisamment précise du nombre d'atomes contenus dans un échantillon macroscopique. En particulier, une très bonne connaissance des espacements interatomiques est indispensable pour passer du volume de l'étalon à sa masse.
Physique fondamentale
L'égalité des masses du proton et de l'antiproton a été vérifiée à l'aide d'un piège de Penning, avec une précision de 10—10. Des mesures de masse d'atomes stables, effectuées avec un dispositif du même type, ont permis d'atteindre une précision de 10—11, dans le but d'améliorer la précision sur certaines constantes fondamentales.
Physique nucléaire
Le séparateur électromagnétique d'isotopes est un spectromètre de masse à secteur magnétique capable de délivrer de forts courants. Il sert aussi au tri des fragments de réactions nucléaires pour la production de faisceaux d'ions radioactifs : technique I.S.O.L. (Isotope Separator On-Line). La mesure de la masse du noyau dans son état fondamental fournit une donnée de base pour comprendre sa structure interne (énergie de liaison des nucléons). En s'appuyant sur les masses de noyaux radioactifs de très courte période, on tente de prédire les propriétés de noyaux encore plus instables, non produits actuellement en laboratoire. Ces noyaux, impliqués dans des réactions nucléaires au cœur des étoiles, sont à l'origine des noyaux qui constituent la matière qui nous entoure. Par ailleurs, la mesure de la différence de masse entre 3H et 3He permet la détermination d'une limite supérieure de la masse au repos de l'antineutrino électronique.
Sciences de la Terre
Il s'agit d'un vaste domaine où la spectrométrie de masse est employée pour la mesure des abondances élémentaires et des rapports d'abondances isotopiques : géologie, océanographie, glaciologie, volcanologie, physique de l'atmosphère, étude des météorites, planétologie, etc. Pour mesurer l'abondance d'un élément, on utilise la dilution isotopique, méthode fondée sur la mesure des rapports d'abondances isotopiques, après avoir ajouté à l'échantillon une quantité connue de l'élément dont les abondances isotopiques ont été modifiées. La détermination de l'abondance d'isotopes rares a été considérablement améliorée par la spectrométrie de masse par accélérateur : les ions y sont accélérés à une énergie cinétique supérieure à 1 MeV. La sélectivité de la source d'ions et des réactions d'échange de charge, d'une part, la fragmentation des molécules indésirables, d'autre part, permettent de réduire le taux de contamination isobarique en dessous de 10—8. Le dosage du 14C sert à la datation d'échantillons carbonés. Le dosage du 10Be et de 26Al sert à l'étude du rayonnement cosmique, du champ magnétique terrestre, du mouvement des nappes de charriage et de l'activité solaire ; enfin, 129I sert à l'étude des flux océaniques. La spectrométrie de masse des ions secondaires, ou sonde ionique permet d'effectuer une analyse superficielle de l'échantillon en bombardant chaque point de sa surface par un faisceau[...]
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Écrit par
- Michel de SAINT SIMON : directeur de recherche au C.N.R.S., centre de spectrométrie nucléaire et de spectrométrie de masse (Institut national de physique nucléaire et de physique des particules)
Classification
Médias
Spectromètre de masse : principe
Encyclopædia Universalis France
Spectromètre de masse à analyseur magnétique
Encyclopædia Universalis France
Spectre de masse
Encyclopædia Universalis France
Autres références
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ÂGE DE LA TERRE
- Écrit par Pascal RICHET
- 5 143 mots
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...instrumentaux furent cependant nécessaires. Il était en effet impossible de mesurer précisément des abondances isotopiques par des analyses chimiques. Ce fut le spectromètre de masse qui permit de le faire en séparant les isotopes comme un prisme décompose la lumière. Descendant des tubes cathodiques... -
AGRÉGATS, physico-chimie
- Écrit par Jean FARGES et Rémi JULLIEN
- 1 616 mots
- 7 médias
...gazeux (ou accélérés, s'ils sont chargés) et dirigés vers une enceinte où on les étudie « en vol ». Parmi les nombreuses méthodes physiques utilisées, la spectrométrie de masse est la plus importante. Elle permet en effet de classer les agrégats selon le nombre N d'atomes ou de molécules qu'ils contiennent.... -
ALCALOÏDES
- Écrit par Jacques E. POISSON
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...irremplaçable de détermination de l'enchaînement carboné d'un alcaloïde, c'est-à-dire de son squelette moléculaire, souvent même avec sa configuration spatiale. Le spectre de masse est fondé sur l'ionisation d'une molécule dans le vide par divers agents (bombardement d'électrons ou d'ions, champ électrique). Si... -
ANALYSE ET SYNTHÈSE, chimie
- Écrit par Pierre LASZLO
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Ces deux notions, en principe complémentaires et réciproques, ne le sont pas en fait. Certes, les deux tendances à l'analyse et à la synthèse s'opposent, la première visant à couper les entités chimiques en petits morceaux et la seconde se donnant pour objectif la reconstruction des ensembles mis à...
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