{"id":10812,"date":"2025-05-19T18:16:41","date_gmt":"2025-05-19T18:16:41","guid":{"rendered":"https:\/\/www.metalpower.net\/insights\/comprendre-le-spectrometre-demission-optique-aes\/"},"modified":"2025-11-09T14:43:20","modified_gmt":"2025-11-09T14:43:20","slug":"understanding-optical-emission-spectrometer-aes","status":"publish","type":"insights","link":"https:\/\/www.metalpower.net\/fr\/insights\/understanding-optical-emission-spectrometer-aes\/","title":{"rendered":"Comprendre le spectrom\u00e8tre d\u2019\u00e9mission optique OES\/AES \u2013 Applications, techniques et fonctionnement d\u2019un OES\u202f?"},"content":{"rendered":"

Qu’est-ce qu’un spectrom\u00e8tre ?<\/h2>\n

Il est crucial de comprendre le terme \u00ab spectrom\u00e8tre \u00bb d\u00e8s le d\u00e9but. Un spectrom\u00e8tre est un instrument qui s\u00e9pare et analyse les diff\u00e9rents composants spectraux d’un ph\u00e9nom\u00e8ne physique pour fournir des r\u00e9sultats analytiques significatifs.\u00a0Le spectre \u2013 bien que le plus naturellement associ\u00e9 \u00e0 la lumi\u00e8re par la plupart \u2013 pourrait \u00e9galement \u00eatre masse, magn\u00e9tique, \u00e9lectronique, etc., conduisant \u00e0 une grande vari\u00e9t\u00e9 de types de spectrom\u00e9trie, tels que laspectrom\u00e9trie optique<\/strong>, la spectrom\u00e9trie photo\u00e9lectronique, la spectrom\u00e9trie de masse, etc.<\/p>\n

Qu\u2019est-ce qu\u2019un spectrom\u00e8tre d\u2019\u00e9mission optique (OES) ? ou Qu\u2019est-ce qu\u2019un spectrom\u00e8tre d\u2019\u00e9mission atomique (AES)<\/h2>\n

La spectrom\u00e9trie optique se r\u00e9f\u00e8re \u00e0 l\u2019analyse d\u2019un spectre lumineux s\u00e9par\u00e9 par des longueurs d\u2019onde. Il peut \u00eatre de deux types \u2013 absorption ou \u00e9mission. Un\u00a0spectrom\u00e8tre optique atomique\/d\u2019\u00e9mission (AES \/ OES)<\/strong>\u00a0est celui qui analyse un spectre optique (lumineux) \u00e9mis par un \u00e9chantillon illumin\u00e9. L\u2019excitation pourrait \u00eatre par un certain nombre de moyens, tels que l\u2019application d\u2019une \u00e9tincelle, du plasma, d\u2019une flamme, etc. Cela dit, le terme \u00ab OES \u00bb est maintenant presque omnipr\u00e9sent dans l\u2019utilisation par les gens de latechnique OES<\/strong>\u00a0arc-\u00e9tincelle.<\/p>\n

Sur quels principes fonctionne le spectrom\u00e8tre d\u2019\u00e9mission optique \u00e0 arc\/\u00e9tincelle ?<\/h2>\n

Arc \/ Spark OES fonctionne sur deux principes tr\u00e8s fondamentaux de la physique :<\/p>\n

    \n
  • Les \u00e9lectrons dans les atomes absorbent l\u2019\u00e9nergie (se \u00ab excitent \u00bb) et passent \u00e0 des \u00e9tats d\u2019\u00e9nergie plus \u00e9lev\u00e9s (\u00e9galement appel\u00e9s orbites) lorsque de l\u2019\u00e9nergie est appliqu\u00e9e. Lorsque cette source d\u2019\u00e9nergie est retir\u00e9e, les \u00e9lectrons tombent dans l\u2019\u00e9tat fondamental et lib\u00e8rent l\u2019\u00e9nergie absorb\u00e9e sous forme de photons.<\/li>\n
  • Aucun atome de deux \u00e9l\u00e9ments diff\u00e9rents ne peut \u00e9mettre des photons \u00e0 la m\u00eame longueur d\u2019onde. Par cons\u00e9quent, chaque longueur d\u2019onde est unique \u00e0 un seul \u00e9l\u00e9ment.<\/li>\n<\/ul>\n

    Cela signifie qu\u2019une fois que nous connaissons la longueur d\u2019onde du photon \u00e9mis, nous savons quel \u00e9l\u00e9ment l\u2019\u00e9met !<\/p>\n

    \"Spark<\/div>\n

    Comment fonctionne un OES arc\/\u00e9tincelle ?<\/h2>\n

    Dans un OES d\u2019arc\/\u00e9tincelle, les principes d\u00e9crits ci-dessus sont exploit\u00e9s pour analyser des \u00e9chantillons m\u00e9talliques (en g\u00e9n\u00e9ral \u2013 mais plus tard) afin d\u2019\u00e9valuer exactement quels \u00e9l\u00e9ments y sont pr\u00e9sents \u2013 et dans quelle proportion. La sortie de l\u2019OES est une \u00e9valuation d\u00e9taill\u00e9e de la composition \u00e9l\u00e9mentaire de l\u2019\u00e9chantillon en pourcentages de poids.<\/p>\n

    Tout d\u2019abord, il y a un besoin de \u00ab d\u00e9clencher \u00bb l\u2019\u00e9chantillon. L\u2019\u00e9chantillon est donc d\u2019abord pr\u00e9par\u00e9, c\u2019est-\u00e0-dire qu\u2019une face de l\u2019\u00e9chantillon est rendue absolument uniforme, propre, plate et aussi exempte de d\u00e9fauts de surface que possible. Des m\u00e9thodes appropri\u00e9es de pr\u00e9paration des \u00e9chantillons doivent \u00eatre utilis\u00e9es \u00e0 cette fin. L\u2019\u00e9chantillon pr\u00e9par\u00e9 est ensuite plac\u00e9 sur le porte-\u00e9chantillon comme indiqu\u00e9 ci-dessous. Le support d\u2019\u00e9chantillon a un trou \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur que l\u2019\u00e9chantillon doit couvrir. En dessous, il y a une \u00e9lectrode \u00e0 une distance fixe de la surface expos\u00e9e de l\u2019\u00e9chantillon. Toute cette enceinte d\u2019\u00e9tincelle est remplie d\u2019argon lorsque l\u2019analyse doit \u00eatre effectu\u00e9e. Ensuite, un courant \u00e9lev\u00e9 est appliqu\u00e9 \u00e0 l\u2019\u00e9chantillon.<\/p>\n

    Les niveaux extr\u00eamement \u00e9lev\u00e9s de courant continu cr\u00e9ent un plasma dans l\u2019atmosph\u00e8re purg\u00e9e d\u2019argon de la chambre \u00e0 \u00e9tincelles, et une s\u00e9rie rapide d\u2019\u00e9tincelles de haute \u00e9nergie est donc cr\u00e9\u00e9e entre l\u2019\u00e9lectrode et l\u2019\u00e9chantillon. L\u2019application de ces \u00e9tincelles provoque la vaporisation d\u2019une partie de l\u2019\u00e9chantillon. Les atomes vaporis\u00e9s dans le plasma absorbent l\u2019\u00e9nergie et leurs \u00e9lectrons passent \u00e0 des \u00e9tats d\u2019\u00e9nergie plus \u00e9lev\u00e9s avec chaque \u00e9tincelle. \u00c0 chaque retrait, les \u00e9lectrons reviennent \u00e0 l\u2019\u00e9tat fondamental et \u00e9mettent des photons. \u00c9tant donn\u00e9 le grand nombre d\u2019\u00e9l\u00e9ments \u00e9mettant simultan\u00e9ment des photons, une \u00e9mission composite est g\u00e9n\u00e9r\u00e9e. Cette lumi\u00e8re composite est faite pour tomber sur un r\u00e9seau de diffraction.<\/p>\n

    Le r\u00e9seau de diffraction s\u00e9pare chaque longueur d\u2019onde individuelle et cr\u00e9e un spectre \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur de ce qu\u2019on appelle la \u00ab chambre optique \u00bb.<\/p>\n

    Le spectre peut maintenant \u00eatre clairement analys\u00e9 ! La base de l\u2019analyse est bien s\u00fbr, la simplicit\u00e9 elle-m\u00eame. Nous connaissons les longueurs d\u2019onde qui caract\u00e9risent chaque \u00e9l\u00e9ment.De plus, plus l\u2019intensit\u00e9 de l\u2019\u00e9mission \u00e0 la longueur d\u2019onde d\u2019un \u00e9l\u00e9ment est forte, plus sa concentration est \u00e9lev\u00e9e. Si nous devions avoir une base de donn\u00e9es contenant les niveaux de concentration auxquels correspondent diff\u00e9rentes valeurs d\u2019intensit\u00e9 pour chaque longueur d\u2019onde qui nous int\u00e9resse, nous pourrions simplement comparer l\u2019intensit\u00e9 d\u2019\u00e9mission avec cette base de donn\u00e9es et dire avec conviction quelle est la concentration des \u00e9l\u00e9ments individuels.<\/p>\n

    \"Spectrom\u00e8tre<\/div>\n

    Comment fonctionnaient les premiers spectrom\u00e8tres<\/h3>\n

    Les premiers instruments (tr\u00e8s anciens) devaient fonctionner sans photo\u00e9metteurs. Les premiers chercheurs devaient donc s\u2019appuyer sur des m\u00e9thodes analogiques plus banales ! Ils ont simplement plac\u00e9 une plaque photographique sur laquelle le spectre diffract\u00e9 tomberait. Cette plaque a ensuite \u00e9t\u00e9 d\u00e9velopp\u00e9e et \u00e9tudi\u00e9e pour arriver aux r\u00e9sultats requis.<\/p>\n

    Le premier pas vers l\u2019automatisation \u2013 l\u2019introduction de d\u00e9tecteurs PMT<\/h3>\n

    Dans les ann\u00e9es 1930, cependant, il a \u00e9merg\u00e9 le tube photomultiplicateur (PMT), un tube \u00e0 vide qui \u00e9met des \u00e9lectrons lorsque la lumi\u00e8re est incidente sur lui. Les spectrom\u00e8tres sont donc rapidement pass\u00e9s \u00e0 l\u2019utilisation des PMT. Un PMT a donc \u00e9t\u00e9 plac\u00e9 \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur de la chambre optique dans une position pr\u00e9cise pour chaque longueur d\u2019onde que l\u2019utilisateur souhaitait analyser. Avec cela, il y avait aussi un ordinateur connect\u00e9 au spectrom\u00e8tre. L\u2019ordinateur a stock\u00e9 la base de donn\u00e9es avec laquelle les sorties des PMT ont \u00e9t\u00e9 compar\u00e9es pour arriver \u00e0 la composition \u00e9l\u00e9mentaire requise. Cela a automatis\u00e9 le processus et non seulement l\u2019a rendu beaucoup plus rapide et pratique, mais aussi beaucoup plus pr\u00e9cis et sans erreur.<\/p>\n

    \"Fonctionnement<\/div>\n

    Cela a tr\u00e8s bien fonctionn\u00e9 pendant des d\u00e9cennies \u2013 mais, comme toujours, la technologie a \u00e9volu\u00e9. Les PMT avaient clairement une charge d\u2019inconv\u00e9nients :<\/strong><\/p>\n

    La flexibilit\u00e9 \u00e9tait absente \u2013 une fois achet\u00e9e, c\u2019est tout !<\/strong><\/p>\n

      \n
    • Aucune possibilit\u00e9 de modifier une fois fait<\/li>\n
    • M\u00eame une augmentation d\u2019un seul \u00e9l\u00e9ment signifiait un nouveau OES !<\/li>\n<\/ul>\n

      Le co\u00fbt et la duret\u00e9 \u00e9taient encore tr\u00e8s \u00e9lev\u00e9s<\/strong><\/p>\n

        \n
      • Les d\u00e9tecteurs, cartes, etc. \u00e9taient extr\u00eamement chers<\/li>\n
      • Profilage r\u00e9gulier n\u00e9cessaire, pompes \u00e0 vide, etc.<\/li>\n<\/ul>\n

        La r\u00e9volution \u2013 la fin des PMTs et l\u2019essor du CCD puis du CMOS :<\/p>\n

        L\u2019introduction des d\u00e9tecteurs CCD (Charge Coupled Device) et maintenant CMOS (Complementary metal-oxide semiconductor) a litt\u00e9ralement r\u00e9solu tous les probl\u00e8mes pos\u00e9s par les dispositifs PMT et a \u00e9galement offert plusieurs autres avantages aux fabricants et utilisateurs de spectrom\u00e8tres. Juste quelques-uns de ceux-ci sont :<\/strong><\/p>\n

        Une flexibilit\u00e9 in\u00e9gal\u00e9e<\/strong><\/p>\n

          \n
        • Chaque longueur d\u2019onde est captur\u00e9e \u2013 elle peut donc \u00eatre analys\u00e9e<\/li>\n
        • Pas de limitation d\u2019espace car les CCD sont petits<\/li>\n<\/ul>\n

          Les instruments sont devenus plus petits et moins chers<\/strong><\/p>\n

            \n
          • Le r\u00e9seau haute r\u00e9solution et les CCD entra\u00eenent des longueurs focales plus courtes<\/li>\n
          • Moins de d\u00e9tecteurs signifie moins de cartes et un co\u00fbt plus bas<\/li>\n<\/ul>\n

            Court dur\u00e9e et faibles co\u00fbts de fonctionnement !<\/strong><\/p>\n

              \n
            • Pas besoin de profilage, etc. \u2013 car tout cela est automatis\u00e9<\/li>\n
            • Pas de vide et \u00e9lectronique efficace = co\u00fbts d\u2019exploitation r\u00e9duits<\/li>\n<\/ul>\n

              Les spectrom\u00e8tres ont donc rapidement \u00e9volu\u00e9 vers l\u2019utilisation de ces appareils et aujourd\u2019hui, le OES moderne comprend exclusivement des optiques avec ces appareils.<\/p>\n

              Alors quels sont les types de OES disponibles aujourd\u2019hui ?<\/h2>\n

              Bien que la conception moderne des OES se concentre exclusivement sur les d\u00e9tecteurs CMOS \/ CCD, il reste certains mod\u00e8les d\u2019instruments h\u00e9rit\u00e9s sur le march\u00e9 qui comportent encore des d\u00e9tecteurs PMT. Tout comme lorsque le passage aux DSLR a commenc\u00e9, tous les SLR analogiques n\u2019ont pas \u00e9t\u00e9 imm\u00e9diatement retir\u00e9s, de m\u00eame, bien que la chute des parts de march\u00e9 des PMT OES ait \u00e9t\u00e9 pr\u00e9cipit\u00e9e, il reste encore une poign\u00e9e de mod\u00e8les avec cette technologie sur le march\u00e9. Pour la plupart, les OES d\u2019aujourd\u2019hui peuvent donc \u00eatre class\u00e9s en trois types comme indiqu\u00e9 ci-dessous. Tout cela dit, les PMT OES sont maintenant pratiquement obsol\u00e8tes et forment une tr\u00e8s petite fraction du march\u00e9 global.<\/p>\n

              \"types<\/div>\n

              \u00c0 quoi ressemblent les r\u00e9sultats ?<\/h3>\n

              Les r\u00e9sultats d\u2019un OES sont compl\u00e8tement quantitatifs et apparaissent sous forme de pourcentages de poids.<\/p>\n

              Un r\u00e9sultat analytique typique appara\u00eetrait comme ci-dessous :<\/p>\n

              \"Analyse<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

              Qu’est-ce qu’un spectrom\u00e8tre ? Il est crucial de comprendre le terme \u00ab spectrom\u00e8tre \u00bb d\u00e8s le d\u00e9but. 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