Dissertations / Theses: 'LIBS (spectroscopie de plasma induit par laser)'

1

Mothe, Emilien. "Spectroscopie de plasma induit par laser appliquée à la détection de résidus d'explosifs." Thesis, Aix-Marseille 2, 2011. http://www.theses.fr/2011AIX22134.

Full text

Abstract:

La menace d’attaques terroristes reste omniprésente dans de nombreux lieux à forte fréquentation. Une technique capable de détecter les substances explosives est donc nécessaire pour traiter au mieux cette menace. Initié par le Ministère de la Défense et la Direction générale de l’Armement, le projet REI ExploLIBS a pour but d’étudier le potentiel de la spectroscopie de plasma induit par laser à détecter les résidus d’explosifs. Des études expérimentales et théoriques sont menées par Bertin Technologies en collaboration avec le laboratoire LP3 – UMR 6182. L’ablation de polymères sous différentes atmosphères a permis de caractériser l’évolution spatio-temporelle de l’émission des molécules CN et C2. Le rayon d’émission, la température et la décroissance de l’intensité sont reliés au processus de formation des molécules. L’analyse complémentaire par le calcul de la composition du plasma en équilibre thermodynamique local permet de mettre en évidence la présence de molécules en fortes concentrations dans le plasma difficiles à visualiser en spectroscopie optique. Ces études ont abouti au développement d’une sonde portable dédiée à la détection des explosifs. Le taux de détection est évalué à plus de 90% et le taux de faux positif inférieur à 5%. La limite actuelle de sensibilité est estimée à 55 µg.cm-2
The threat of terrorist attacks remains omnipresent in many high traffic sites. A technique capable of detecting explosives is needed to best address this threat. Initiated by the Ministère de la Défense and the Direction Générale de l’Armement, the project REI ExploLIBS aims to explore the potential of laser-induced breakdown spectroscopy to detect explosive residue. Experimental and theoretical studies are carried out by Bertin Technologies in collaboration with the LP3 laboratory – UMR 6182. The ablation of polymers under different atmospheres permits to characterize the spatial and temporal evolution of the emission of the CN and the C2 molecules. The radius of emission, the temperature and the decrease of the intensity are related to the formation process of the molecules. The additional analysis by the calculation of the composition of the plasma in local thermodynamic equilibrium reveals the presence of molecules in high concentrations in the plasma that are difficult to visualise in optical spectroscopy. These studies led to the development of a portable sensor dedicated to the detection of explosives. The detection rate is estimated at over 90% and the false positive rate below 5%. The current sensitivity limit is estimated at 55 µg.cm-2

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

2

Mercadier, Laurent. "Spectrocopie de plasma induit par laser pour l'analyse des composants face au plasma de tokamaks : étude paramétrique et mesures autocalibrées." Thesis, Aix-Marseille 2, 2011. http://www.theses.fr/2011AIX22071/document.

Full text

Abstract:

Lors du fonctionnement d'un réacteur de fusion nucléaire par confinement magnétique comme ITER, une fraction de tritium est piégée par les composants face au plasma et doit être mesurée pour des raisons de sureté nucléaire. La spectroscopie de plasma induit par laser est proposée pour effectuer cette mesure. Le plasma laser produit sur des tuiles de Tore Supra en composite à fibre de carbone est analysé à l'aide d'une étude paramétrique : il doit avoir une température supérieure à 10000 K et une densité électronique supérieure à 10^17 cm^-3 pour optimiser l'application. Une méthode "autocalibrée" prenant en compte l'auto-absorption des raies est utilisée pour déterminer la concentration relative d'hydrogène à partir des spectres expérimentaux. La caractérisation spatio-temporelle du panache d'ablation révèle la présence d'un gradient de température dirigé du centre vers la périphérie du plasma. La prise en compte de ce gradient permet de déduire le rapport des concentrations H/C. L'incertitude de la mesure est évaluée et discutée. La mesure du rapport isotopique D/H sous pression réduite d'argon met en évidence un effet de ségrégation qui doit être pris en compte afin d'éviter des erreurs de mesure de l'ordre de 50%. Les matériaux à base de tungstène sont analysés et les difficultés associées aux données spectroscopiques sont abordées. Enfin, la faisabilité de l'analyse LIBS résolue en profondeur est validée pour des échantillons métalliques multicouches préalablement étalonnés
During the operation of a nuclear fusion device like the future reactor ITER, a fraction of tritium is trapped in the plasma facing components and has to be measured in order to fulfill nuclear safety requirements. Laser-induced breakdown spectroscopy is proposed to achieve this measurement. The laser plasma produced on carbon fibre composite tiles from the Tore Supra reactor is analyzed via a parametric study : it has to have a temperature over 10000 K and an electron density over 10^17 cm^-3 to optimize the application. A calibration-free procedure that takes into account self-absorption is proposed to determine the relative concentration of hydrogen from the experimental spectra. The time- and space-resolved spectral emission of the plasma plume is investigated and reveals the presence of a temperature gradient from the core towards the periphery. This gradient is taken into account and the H/C concentration ratio is deduced. The accuracy of the results is evaluated and discussed. The study of the D/H isotopic ratio under low pressure argon reveals the presence of plume segregation that leads to an error of about 50%, error that can partially be reduced. Tungsten materials are investigated and difficulties related to spectroscopic databases are discussed. Finally, the feasibility of LIBS analysis with depth resolution is validated for multilayered metallic samples

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

3

Bernon, Céline. "La spectroscopie de plasma induit par laser ou LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy) appliquée à l’analyse de surfaces contaminées par des toxiques liquides." Thesis, Paris, CNAM, 2013. http://www.theses.fr/2013CNAM0917.

Full text

Abstract:

La spectroscopie de plasma induit par laser ou LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy)est aujourd’hui utilisée dans de nombreux secteurs d’activités du fait des atouts qu’ellepossède. Cette technologie permet de caractériser la composition élémentaired’échantillons quel que soit leur phase (gaz, solide et liquide), rapidement (10-6s), de façon insitu et sans contact, et à pression et température ambiantes. Ces caractéristiques présententun intérêt pour des applications militaires de détection de traces d’agents chimiquescontaminant une surface. L’objectif de cette étude est d’étudier le potentiel de cettetechnologie afin de détecter les espèces chimiques présentes dans les agents réels, tels quele phosphore, le fluor, le chlore et le soufre sur des surfaces d’échantillons polluésreprésentatifs de milieux opérationnels. Pour améliorer les performances analytiques de latechnique LIBS classique à simple impulsion, la configuration double impulsion estdéveloppée et comparée à la méthode simple impulsion. Son principe repose sur l’envoisuccessif de deux impulsions laser résolues générant au point focal un plasma thermique serelaxant in fine en émettant des raies spécifiques de la composition élémentaire. Les gainsanalytiques, ainsi que les limites de détection sont évalués pour plusieurs typesd’échantillons représentatifs. Une comparaison avec les seuils de détection attendus estétablie
Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) is currently used in many fields of activity,thanks to its numerous uses. This technology allows fast measurement (10-6 s), with in situconfiguration, at ambient pressure and temperature, of different samples in gaseous, liquidor solid phase. These performances present a high interest for military applications to detectchemical agent traces on surfaces. The aim of this study is to investigate the potential of thistechnology in the detection of specific chemical atoms of live agents such as phosphorus,fluorine, chlorine, and sulfur on the surface of contaminated samples representing thetheatre. In order to improve the analytical performances of classical technical LIBS of singlepulse, a double pulse method was developed and compared to single pulse method. Itsprinciple is based on the emission of two successive laser impulsions resolved in space andtime, generating in the focal point thermal plasma which relaxes in fine emitting specificradiation of the elementary composition. The analytical gains, as for detection thresholdsare evaluated for each type of samples. A comparison of the detection thresholds isestablished

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

4

El, Haddad Josette. "Chimiométrie appliquée à la spectroscopie de plasma induit par laser (LIBS) et à la spectroscopie terahertz." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00959288.

Full text

Abstract:

L'objectif de cette thèse était d'appliquer des méthodes d'analyse multivariées au traitement des données provenant de la spectroscopie de plasma induit par laser (LIBS) et de la spectroscopie térahertz (THz) dans le but d'accroître les performances analytiques de ces techniques.Les spectres LIBS provenaient de campagnes de mesures directes sur différents sites géologiques. Une approche univariée n'a pas été envisageable à cause d'importants effets de matrices et c'est pour cela qu'on a analysé les données provenant des spectres LIBS par réseaux de neurones artificiels (ANN). Cela a permis de quantifier plusieurs éléments mineurs et majeurs dans les échantillons de sol avec un écart relatif de prédiction inférieur à 20% par rapport aux valeurs de référence, jugé acceptable pour des analyses sur site. Dans certains cas, il a cependant été nécessaire de prendre en compte plusieurs modèles ANN, d'une part pour classer les échantillons de sol en fonction d'un seuil de concentration et de la nature de leur matrice, et d'autre part pour prédire la concentration d'un analyte. Cette approche globale a été démontrée avec succès dans le cas particulier de l'analyse du plomb pour un échantillon de sol inconnu. Enfin, le développement d'un outil de traitement par ANN a fait l'objet d'un transfert industriel.Dans un second temps, nous avons traité des spectres d'absorbance terahertz. Ce spectres provenaient de mesures d'absorbance sur des mélanges ternaires de Fructose-Lactose-acide citrique liés par du polyéthylène et préparés sous forme de pastilles. Une analyse semi-quantitative a été réalisée avec succès par analyse en composantes principales (ACP). Puis les méthodes quantitatives de régression par moindres carrés partiels (PLS) et de réseaux de neurons artificiels (ANN) ont permis de prédire les concentrations de chaque constituant de l'échantillon avec une valeur d'erreur quadratique moyenne inférieure à 0.95 %. Pour chaque méthode de traitement, le choix des données d'entrée et la validation de la méthode ont été discutés en détail.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

5

Faye, Cheikh Benoit. "Détection des polluants métalliques particulaires dans les liquides par la spectroscopie de plasma induit par laser." Thesis, Lyon 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LYO10099/document.

Full text

Abstract:

La pollution des eaux est une préoccupation majeure relayée par la Communauté Européenne. Cette problématique s'accentue avec les particules métalliques et l'émergence de produits nanostructurés tels les Nano-objets, leurs Agrégats et leurs Agglomérats (NOAA). Ces NOAA constituent un cas particulier de polluants du fait de leurs propriétés physicochimiques. La surveillance et le contrôle de ces polluants dans les eaux, nécessite le développement d'instruments de mesure aptes à répondre à ce fléau environnemental. Dans ce contexte, la technique de spectroscopie de plasma induit par laser ou Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) a été retenue à l'INERIS. Elle permet l'identification chimique élémentaire des polluants sous forme particulaire dans la matrice liquide et la détermination de leurs concentrations in-situ et en temps réel. Ce travail de thèse a permis d'optimiser l'analyse des suspensions par LIBS avec deux modes d'échantillonnage. La première partie de l'étude a porté sur le couplage LIBS avec un jet liquide et les limites de détection du titane ont été évaluées à 0.5 mg/L. Dans la deuxième partie, les suspensions ont été aérosolisées avec un nébuliseur et analysées par LIBS. Les résultats obtenus en comparant ces deux modes d'échantillonnage montrent que le jet liquide peut être avantageux pour l'analyse de particules dans les liquides. Cependant le mode aérosol présente un intérêt pratique à condition d'avoir un rendement d'aérosolisation supérieur à 50%. Au final, ce travail de thèse démontre l'applicabilité de la LIBS comme outil potentiel pour l'analyse in situ de particules dans les liquides telle que la surveillance et le contrôle des eaux usées
Water pollution is a major concern, as noted by the European Community. This problem is accentuated with metallic particles and the emergence of nanostructured products such as Nano-Objects, their Aggregates and their Agglomerates (NOAA). These are the special types of pollutants owing their physicochemical properties. The monitoring and control of these pollutants in water require the development of measurement instruments which are capable to anwer this environmental problem. In this context, the technique of Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) has been developed at INERIS. It not only allows the chemical identification of these particles pollutants present in liquids, but also the determination of their concentrations in situ and in real time. This thesis has optimized the analysis of suspensions by LIBS with two sampling modes. The first mode focused on coupling LIBS with a liquid jet in which the detection limits of titanium dioxide were estimated at 0.5 mg/L. In the second mode, the suspensions were aerosolized with a nebulizer and analyzed by LIBS. The results obtained by comparing these two sampling modes show that the liquid jet may be advantageous for the analysis of suspensions. However, the aerosol mode has a practical interest if it has an aerosolization efficiency of over 50%. Finally, this work demonstrates the applicability of LIBS as a potential tool for in situ particle analysis of suspensions such as monitoring and control of wastewater

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

6

Ismaël, Amina. "Une évaluation des performances analytiques de la spectroscopie sur plasma induit par laser (LIBS)." Thesis, Bordeaux 1, 2011. http://www.theses.fr/2011BOR14357/document.

Full text

Abstract:

La spectroscopie sur plasma induit par laser (LIBS) est une technique d'analyse élémentaire couplant l'ablation laser dans le cas des échantillons solides, à la spectroscopie d'émission atomique. Malgré de nombreux avantages qui en font une technique de plus en plus attractive, la spectroscopie LIBS n'est pas encore reconnue comme méthode d'analyse quantitative. En effet, les problèmes d'hétérogénéité des échantillons, d'effets matrice, d'auto-absorption des raies d'émission et surtout de manque de répétabilité participent à la dégradation des performances analytiques de la spectroscopie LIBS. Dans le but de faire évoluer la technique, ces travaux de thèse consistent à réaliser un cas particulier de démonstration de l'évaluation des performances analytiques d'un système LIBS de laboratoire en intégrant des notions de qualité. L'exemple porte ici sur l'analyse d'échantillons d'aciers certifiés. Une première étude concerne le déroulement de l'optimisation du système pour l'analyse quantitative. L'effet des différents paramètres expérimentaux sur le signal LIBS étant complexe, un protocole méthodique est indispensable. Une étude paramétrique est donc ici proposée en vue de déterminer les conditions expérimentales les plus propices à l'analyse quantitative. Une fois optimisée, la méthode LIBS est ensuite caractérisée grâce aux principes classiques de la validation de méthode. La justesse ainsi que la fidélité de la méthode sont évaluées dans des conditions de répétabilité et de précision intermédiaire. Cette dernière étude montre des résultats prometteurs pour la technique. L'application d'une carte de contrôle montre néanmoins un manque de stabilité du système de laboratoire et permet d'enclencher des actions correctives en vue d'améliorer ses performances analytiques
Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) is an elemental analytical technique which combines laser ablation with atomic emission spectroscopy. LIBS spectroscopy has many advantages but is not recognized as a fully quantitative method. Indeed, the problem of samples' heterogeneity, matrix effects, self-absorption of emission lines and the lack of repeatability deteriorate the analytical performances of LIBS. In order to improve this technique, the work presented in this thesis includes an example of analytical performances evaluation with the use of quality notions of a laboratory LIBS system. The method is here specially applied to the analysis of certified steel samples. A first study deals with the optimization of the LIBS system for the quantitative analysis. As the effect of the different experimental parameters on LIBS signal is complex, a methodical protocol is necessary. Here, a parametric study is proposed to determine the experimental conditions suitable for quantitative analysis. Once optimized, the LIBS method is then characterized with basics of method validation. The trueness and the precision of the method are evaluated in conditions of repeatability and intermediate precision. This study shows promising results for LIBS technique. The application of a control chart reveals however an instability of the laboratory system and enables to introduce corrective actions to improve its analytical performances

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

7

Sirven, Jean-Baptiste. "Détection de métaux lourds dans les sols par spectroscopie d'émission sur plasma induit par laser (LIBS)." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00122546.

Full text

Abstract:

Dans les domaines de l'analyse, du contrôle et de la mesure physique, le laser constitue un outil métrologique particulièrement puissant et polyvalent, capable d'apporter des réponses concrètes à des problématiques variées, y compris d'ordre sociétal. Parmi ces dernières, la contamination des sites et des sols par les métaux lourds est un enjeu de santé publique important qui requiert de disposer de moyens de mesure adaptés aux réglementations existantes et suffisamment souples d'utilisation. Technique rapide et ne nécessitant pas de préparation de l'échantillon, la spectroscopie sur plasma induit par laser (LIBS) présente des avantages très intéressants pour réaliser des mesures sur site de la teneur en métaux lourds à l'échelle de la dizaine de ppm; la conception d'un appareil portable à moyen terme est envisageable.
Dans cette thèse nous montrons d'abord que le régime femtoseconde ne présente pas d'avantages par rapport au régime nanoseconde standard pour notre problématique. Ensuite nous mettons en œuvre un traitement avancé des spectres LIBS par des méthodes chimiométriques dont les performances améliorent sensiblement les résultats des analyses qualitatives et quantitatives d'échantillons de sols.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

8

Castello, Maryline. "Développement de l'analyse de l'or des minerais par spectroscopie d'émission de plasma induit par laser (LIBS)." Master's thesis, Université Laval, 2018. http://hdl.handle.net/20.500.11794/33029.

Full text

Abstract:

De nombreux échantillons sont prélevés quotidiennement dans les mines d'or et envoyés aux laboratoires d’analyses chimiques pour en déterminer la teneur en or. Habituellement, un délai de 48 heures est nécessaire à l’obtention des résultats obligeant les opérateurs miniers à prendre des décisions opérationnelles avant de connaître les résultats. Pour répondre à cette problématique, la technologie émergente de spectroscopie d’émission de plasma induit par laser (S.L.P.) (dont l’acronyme anglais est Laser Induced Breakdown Spectroscopy LIBS) fournit une analyse quantitative de la concentration en or in situ et en temps réel. Un premier travail de cette technique a été effectué amenant la limite de détection de l’or à environ 0,7 ppm sur tous les types d’échantillons rencontrés en domaine minier (poudres, roches à tout venant, carottes…). Cette valeur correspond à la limite de détection de l’appareil souhaitée par les compagnies minières. En effet, les concentrations trouvées dans les gisements aurifères sont généralement supérieures à 0,7 ppm. Toutefois, certaines mines ont une teneur de coupure à cette valeur, ou dans cet ordre de grandeur, d’où la nécessité d’avoir une limite de détection plus basse. Ce projet de maîtrise a été conçu pour aider à l’étalonnage et à la validation de cette technique. Pour cela, des études pétrographiques et minéralogiques permettant de déterminer des lithologies vont être combinées à une analyse quantitative par fluorescence des rayons X (XRF). L’ensemble de ces résultats permettra de mieux comprendre le signal LIBS. Par la suite, ces résultats LIBS vont être validés en étant comparés avec ceux fournis par les laboratoires externes au projet. Ce mémoire de maîtrise a permis de démontrer que le LIBS est une méthode très prometteuse, avec un écart type relatif (<100%) en adéquation avec celui des laboratoires d’analyse chimique (<100%) pour une méthode plus rapide et non destructive. En effet, en comparant les résultats de teneur en or obtenus par analyse chimique conventionnelle provenant de deux laboratoires différents, les écarts types relatifs sur les échantillons ayant utilisé la courbe d’étalonnage riche en silice du LIBS, et cela quelle que soit la mine, sont inférieurs à 100%, mais deviennent supérieurs à 200% pour les échantillons ayant utilisé la courbe d’étalonnage riche en fer et soufre (mines Casa Berardi, Westwood et LaRonde). Les teneurs en or obtenues avec le LIBS, comparées avec les laboratoires externes, montrent que la technique LIBS est très prometteuse avec un écart type relatif également inférieure à 100 %, indépendamment de la courbe d’étalonnage utilisée et cela, quelle que soit la forme du matériel analysé. L’écart type relatif entre les laboratoires et le LIBS est bien souvent inférieur à celui trouvé entre les deux laboratoires utilisant le même protocole expérimental démontrant le caractère prometteur de la technique LIBS. Il est possible de noter une sous-évaluation des teneurs en or par rapport aux résultats obtenus avec les laboratoires sur les échantillons rocheux et les carottes de forage. Cette dernière s’explique par le caractère hétérogène de la distribution de l’or sur ces surfaces. Cependant, les analyses LIBS d’échantillons en poudre, ayant une meilleure homogénéité, ont un écart type relatif plus faible (<50%) et donc une meilleure précision sur ce type de matériel. Afin de pallier au problème de sous-évaluation sur les roches et carottes, il serait intéressant d’utiliser la méthode des k plus proches voisins permettant de tenir compte et d’étudier statistiquement les données censurées, c’est-à-dire les teneurs en or situées en dessous de la limite de détection de l’appareil LIBS. Actuellement, une généralisation de ces résultats n’est pas encore possible en raison du nombre d’échantillons analysés, mais ils restent très prometteurs pour la suite de ce projet.
Numerous rock samples are taken daily from gold mines and sent to laboratories to measure their gold content. A 48-hour delay in the delivery of results may force mining operators making operational decisions prior to knowing the results. To address this issue, the emerging Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) technology provides in-situ real-time quantitative gold analysis. First, this technique was performed by Rifai K. (NRCBoucherville postdoctoral fellow), bringing the gold detection limit to about 0.7 ppm on all types of samples encountered in mining operations (powders, rocks to all comers, cores ...). This value corresponds to the detection limit of the device desired by the mining companies. In fact, the concentrations found in the gold deposits are generally greater than 0.7 ppm. However, some mines have a cut-off grade at this value, or in this order of magnitude. This master’s project was set up to calibrate and validate this technique. For this, petrographic and mineralogical studies of representative lithologies will be combined with quantitative X-ray fluorescence (XRF) analysis. All of these results will provide a better understanding of the LIBS signal. Subsequently, these LIBS results will be validated by being compared with fire assay gold measurements provided by laboratories external to the project. This master’s thesis demonstrate that LIBS is a very promising method, with a percentage error (<100%) in line with that of laboratories for a faster and non-destructive method. In fact, by comparing the gold content results obtained by conventional chemical analysis from two different laboratories, the relative standard deviations on the samples that used the silica-rich calibration curve of LIBS, irrespective of the mine, are less than 100%, but becomes greater than 200% for samples using the calibration curve rich in iron and sulfur (Casa Berardi, Westwood and LaRonde mines). The gold contents obtained with LIBS, compared with the external laboratories show that the LIBS technique is very promising with relative standard deviation lower than 100%, regardless of the calibration curve used and the form of the material analyzed. The relative standard deviation between laboratories and LIBS is often lower than that found between the two laboratories. So, the LIBS technique is a very promising method. Similarly, it is possible to note an undervaluation of gold grades on rock samples and drill cores, due to the heterogeneous nature of the distribution of gold on these surfaces. However, the powder samples having a better homogeneity have a lower error percentage (<50%) and therefore a better accuracy on this type of material. In order to solve the problem of undervaluation on rocks and cores, it would be interesting to use the "k-nearest neighbors" method to take into account and statistically study censored data, i.e. those gold grades below the detection limit of the LIBS device. Currently, a generalization of these results is not yet possible due to the number of samples analyzed, but they remain very promising for the continuation of this project.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

9

Farah, Sougueh Ali. "Spectroscopie optique d’émission et spectroscopie laser pour le diagnostic des plasmas induits par laser." Thesis, Orléans, 2015. http://www.theses.fr/2015ORLE2066/document.

Full text

Abstract:

Les plasmas induits par laser (PIL) ont depuis leurs apparitions dans les années soixante suscité un très grand intérêt notamment comme source de données spectroscopiques. Ils ont également acquis des nombreuses applications, comme sources des rayons X pour la lithographie, l’allumage plasma, la déposition par laser pulsé, ou sont devenues la base d’une technique d’analyse très populaire – la LIBS (laser induced breakdown spectroscopy). Cette dernière peut s’appliquer in situe à tout type d’échantillon et sans préparation. Toutefois, les mesures faites par cette méthode sont latéralement intégrées nécessitant des techniques d’inversion, mais dépendent également des conditions d’équilibre thermodynamiques local (ETL) dans le plasma. Afin de valider les mesures effectuées par LIBS, la diffusion Thomson qui est une méthode spatialement résolue et indépendante des hypothèses d’équilibre thermodynamique a été appliquée pour caractériser les PIL. Des plasmas d’ablation et de claquage ont donc été caractérisés à la fois par spectroscopie d’émission et par diffusion Thomson. La comparaison des paramètres température et densité électronique obtenues par les deux méthodes d’une part, et le critère de McWhirter ainsi que les temps de relaxation et les longueurs de diffusions des espèces contenues dans le plasma d’autre part, ont permis de statuer sur l’ETL
Laser induced plasma (LIP) which was first reported in the beginning of sixties, has achieved a great interest as a source of spectroscopic data. It has also many applications like X-ray sources for lithography, plasma igniters, pulsed laser deposition or it has become a basis of a very popular analytical technique – LIBS (laser induced breakdown spectroscopy). The latter is mainly due to its applicability to different kinds of samples, no sample preparation or in-situ and remote sensing capability. However, LIBS measurements are laterally integrated and Abel inversion must be performed. Also the method assumes the plasma to be in local thermodynamic equilibrium (LTE). In order to validate LIBS measurements, Thomson scattering (TS) method which is spatially resolved and free from equilibrium assumption was applied. Thus, ablation and breakdown plasmas were characterized by both two methods. Comparison between plasma parameters (temperature and electron density) obtained by the two methods and McWhirter criterion as well as relaxation times and diffusion lengths of species in the plasma allowed to estimate LTE

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

10

Leone, Nicolas. "Développement d'une technique d'analyse hautement sensible et polyvalente par spectroscopie de plasma induit par laser : applications aux aérosols et aux matériaux biologiques." Phd thesis, Paris 6, 2007. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00004873.

Full text

Abstract:

La spectroscopie de plasma (10e4 K et 10e16 électron.cm-3) induit par laser pulsé ns (LIBS) est développée pour caractériser tout échantillon chimique ou biologique (gaz, surface homogène ou hétérogène, aérosol), de façon in situ, rapide (~10e-6 s), sensible et reproductible, à des fins de classification, voire d'identification. Le volume échantillonné optiquement est reproductible pour les plasmas dans les gaz (~1 mm3) et sur surfaces (diamètre d'impact~10e2 µm2). Cela permet d'étalonner la technique pour le dosage multiélémentaire à des seuils de l'ordre du ppm, voire du ppb, y compris pour des particules microniques. Les marqueurs spectraux des matériaux biologiques (Ca, Mg, Na, K, P et C) sont identifiés par traitement statistique selon une analyse en composantes principales permettant de classer les échantillons par nature. On vérifie comment les observables discriminantes sont détectés pour diverses formes bactériennes : pastilles compressées de bactéries lyophilisées, cultures végétatives sur boîtes de Pétri à un seuil minimal déterminé d'environ 10e3 bactéries, et aérosols suspendus. L'exploitation statistique des identifiants permet de distinguer les bactéries par rapport à des milieux nutritifs et des leurres. Dans le cas de l'analyse au vol de bactéries aérosolisées, la détection est plus complexe et aléatoire du fait des faibles teneurs élémentaires disponibles, ce qui nécessite leur concentration préalable. La LIBS, calibrée pour les gaz, surfaces et aérosols, est alors transposée en outil transportable, polyvalent et sensible ouvrant de vastes champs applicatifs : diagnostics biomédicaux, suivi en ligne de procédés industriels, contrôle qualité environnementale...

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

11

Guezenoc, Julian. "AGROLIBS Spectroscopie de plasma induit par laser au service de la gestion durable des ressources agricoles." Thesis, Bordeaux, 2020. http://www.theses.fr/2020BORD0207.

Full text

Abstract:

Dans un contexte de changement climatique mondial, l’optimisation de la gestion des ressources agricoles, et en particulier des éléments minéraux des sols, est devenue un enjeu majeur. Les éléments minéraux sont à la fois des ressources indispensables pour la croissance des végétaux et le stockage du carbone, des polluants potentiels de certains compartiments de l'environnement, et des contaminants potentiellement toxiques susceptibles d'être transférés depuis les végétaux jusqu'à l'homme. Les méthodes actuelles de dosage de ces éléments sont très coûteuses en temps et en argent et d’un point de vue opérationnel, il est difficile dans ces conditions de réaliser un diagnostic fréquent sur le terrain d’une situation de carence ou de contamination, ou encore de caractériser la variabilité spatio-temporelle des caractéristiques d’une parcelle agricole.L’émergence récente de capteurs et de systèmes portatifs a permis de développer de nouvelles méthodes pour mesurer les propriétés du sol et de la plante et compléter ou remplacer les techniques conventionnelles de laboratoire. C’est le cas de la LIBS, méthode de spectroscopie d’émission atomique à partir d’un plasma créé par laser, rapide et verte dans la mesure où elle ne s’appuie pas sur l’usage de réactifs chimiques dangereux. L’objectif de cette étude est d’évaluer les performances de la méthode LIBS, et plus précisément d’un instrument portable, appliquée à l’analyse multi-élémentaire quantitative d’échantillons de plantes et de sols agricoles. L’évaluation de cette méthode prend en compte la préparation des échantillons et les étapes de traitement des spectres LIBS. Elle a été mise en œuvre selon trois axes : i. La caractérisation des échantillons de plante d’espèces variées dans des conditions idéales, ii. La caractérisation des échantillons de sols représentatifs des grandes cultures françaises agricoles (blé, tournesol) toujours dans les conditions idéales et iii. L’étude de l’impact de facteurs dégradant les conditions de mesure afin d’évaluer la possibilité de mise en œuvre de la technique LIBS en dehors du laboratoire.Notre étude, basée sur l’utilisation du pistolet LIBS Z300 de SciAps, a permis de détecter les éléments C, Ca, Fe, K, Mg, Na, Si et P, concentrés dans la gamme du g/kg dans les échantillons de sols et de plantes, aussi bien en conditions de laboratoire qu’en conditions volontairement dégradées. En revanche, ni l’azote, ni les éléments Cd, Cu, Mn et Zn n’ont pu être détectés dans ces échantillons. En ce qui concerne l’analyse des échantillons de plantes, les éléments Ca, Fe, Mg, Na, et P, ont été quantifiés à l’aide de modèles de régression univariés couplés à une stratégie de normalisation adaptée. L’analyse quantitative des sols a nécessité quant à elle, l’emploi de modèles PLS, afin de prendre en compte les effets de matrice, et d’obtenir des modèles d’étalonnage satisfaisants pour les éléments Mg, Na et Fe. En ce qui concerne les analyses en conditions dégradées, nous avons établi, à l’aide d’un plan d’expériences, que le taux d’humidité, supérieur à 40% dans les plantes et à 20% dans les sols était l’un des principaux freins aux analyses LIBS de terrain. Nous avons aussi montré que la baisse de signal LIBS observée lorsque le taux d’humidité augmente pouvait être corrigée en appliquant une étape de normalisation.Le bilan de notre étude est partiellement satisfaisant sur le plan des performances quantitatives des modèles de régression, y compris dans les conditions idéales de laboratoire. La diversité des conditions physico-chimiques rencontrées sur le terrain fait que les analyses LIBS directes ne sont clairement pas réalistes. Le principe d’un laboratoire de campagne, avec une préparation simplifiée des échantillons, pourrait cependant être envisagé, afin de pouvoir placer la technique LIBS au cœur de nouvelles stratégies d’échantillonnage dans le contexte de l’agriculture de précision
In a context of global climate change, optimizing the management of agricultural resources, and in particular the mineral elements in soils, has become a major challenge. Mineral elements are at the same time indispensable resources for plant growth and carbon storage, potential pollutants in certain environmental compartments, and potentially toxic contaminants that can be transferred from plants to humans. Current methods for the determination of these elements are very costly in terms of time and money, and from an operational point of view, it is difficult in these conditions to carry out a frequent diagnosis in the field of a deficiency or contamination situation, or to characterize the spatio-temporal variability of the characteristics of an agricultural land.The recent emergence of portable sensors and systems has made it possible to develop new methods for measuring soil and plant properties and to complement or replace conventional laboratory techniques. This is the case of LIBS, a method of atomic emission spectroscopy from a laser-generated plasma, which is fast and green as it does not rely on the use of hazardous chemical reagents. The objective of this study is to evaluate the performance of the LIBS method, and more precisely of a portable instrument, applied to the quantitative multi-elemental analysis of plant and agricultural soil samples. The evaluation of this method takes into account the sample preparation and processing steps of LIBS spectra. It was implemented according to three axes: i. The characterization of plant samples of various species under ideal conditions, ii. The characterization of soil samples representative of the major French agricultural crops (wheat, corn, sunflower) always under ideal conditions and iii. The study of the impact of factors degrading the measurement conditions in order to evaluate the possibility of implementing the LIBS technique outside the laboratory.Our study, based on the use of the SciAps Z300 LIBS, allowed the detection of the elements C, Ca, Fe, K, Mg, Na, Si and P, concentrated in the g/kg range in soil and plant samples, both in laboratory conditions and in deliberately degraded conditions. On the other hand, neither nitrogen nor the elements Cd, Cu, Mn and Zn could be detected in these samples. For the analysis of plant samples, the elements Ca, Fe, Mg, Na, and P were quantified using univariate regression models coupled with an adapted normalization strategy. Quantitative soil analysis required the use of PLS models to account for matrix effects. As regards the analyses in degraded conditions, we established, using an experimental design, that the moisture content, higher than 40% in plants and 20% in soils was one of the main obstacles to LIBS field analyses. We also showed that the drop in LIBS signal observed when the moisture content increases could be corrected by applying a normalization step.The results of our study are partially satisfactory in terms of the quantitative performance of the regression models, even under ideal laboratory conditions. The diversity of physico-chemical conditions encountered in the field means that direct LIBS analyses are clearly not realistic. The principle of a field laboratory, with simplified sample preparation, could however be envisaged, in order to place the LIBS technique at the heart of new sampling strategies in the context of precision agriculture

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

12

Rollin, Edouard. "Développement de l’analyse élémentaire directe pour le contrôle de procédés d'élaboration de matériaux nucléaires." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2019. http://www.theses.fr/2019UBFCK085.

Full text

Abstract:

Dans l’objectif d’optimiser les procédés de contrôle qualité de matériaux uranifères et plutonifères métalliques issus de lignes de production, la spectroscopie de plasma induit par laser (LIBS) apparaît comme une technique adéquate : elle permet des analyses chimiques multi-élémentaires, rapides, à distance et sans préparation d’échantillon. Nos travaux ont donc pour objectif de développer cette technique pour quantifier des impuretés métalliques dans des matériaux nucléaires, à partir d’un développement analytique réalisé sur des simulants. Ils font suite à une autre thèse où une gamme spectrale particulière, le Vacuum UltraViolet, a été choisie pour son intérêt vis-à-vis de la détection de certains éléments légers dans de tels matériaux. Toutefois, par des expériences sur uranium appauvri, nos travaux montrent que la gamme UV-visible est plus adéquate pour la détection des impuretés métalliques. La possibilité de transférer l’étalonnage d’un matériau vers un autre a ensuite été étudiée. À cette fin, le signal analytique est normalisé par trois paramètres : la masse ablatée par le laser, la température du plasma et sa densité électronique. Une méthode standardisée, basée sur un dépôt d’électrolyte en surface, a été développée pour mesurer ces paramètres le plus précisément possible dans différents matériaux. Ces mesures ont permis de mettre en oeuvre le transfert d’étalonnage dans plusieurs d’entre eux, avec des performances analytiques comparables à l’étalonnage obtenu sur un unique matériau
In order to optimize the quality control processes of uranium and plutonium metals from nuclear industry production lines, laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) appears as an efficient technique: it enables multi-element, fast and remote chemical analysis that require no sample preparation. Thus, the purpose of our work is to develop this technique towards the quantification of metal impurities in nuclear materials, with an analytical development achieved from surrogate materials. It follows another PhD thesis where a particular spectral band, Vacuum UltraViolet, has been chosen for its performance regarding the detection of several light elements in such materials. However, after performing analysis of depleted uranium samples, our work shows that the UV-visible band is more suitable for the detection of metal impurities. Then, the possibility of transferring the calibration from one material to another has been studied. To achieve this, the analytical signal has been normalized using three parameters: the laser-ablated mass, the plasma temperature and its electronic density. A standardized method, based on the deposit of an electrolyte on the sample surface, has been developed in order to measure these parameters with as less biases as possible in several different materials. These measurements enabled us to implement the calibration transfer in several of them, with performances similar to a calibration obtained from a single material

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

13

Chide, Baptiste. "Le premier microphone sur Mars : contribution à la spectroscopie de plasma induit par laser et à la science atmosphérique." Thesis, Toulouse, ISAE, 2020. http://www.theses.fr/2020ESAE0041.

Full text

Abstract:

Le 18 février 2021, l'astromobile de la NASA Perseverance se posera dans le cratère Jezero à la recherche de traces de vie passée. A son bord l'expérience franco-américaine SuperCam ne contient pas moins de quatre techniques spectroscopiques, une caméra haute résolution et un microphone. Ce microphone sera le premier à enregistrer des ondes acoustiques audibles à la surface de Mars entre 100 Hz et10 kHz. Il ouvrira un nouveau champ d'investigation qui fait l'objet de cette thèse. Les objectifs scientifiques de cette thèse s'organisent autour des sons qui seront audibles par ce microphone : les phénomènes atmosphériques dans l'environnement proche du véhicule et les bruits artificiels générés par SuperCam lui-même. Parmi ces derniers, la technique de la spectroscopie de plasma induit par laser (LIBS) ablate les roches et les sols martiens avec un laser impulsionnel, ce qui produit un signal acoustique lors de la détente de ce plasma. Ce manuscrit propose une étude amont qui vise à caractériser le support du microphone à la LIBS et sa contribution à la science atmosphérique. Ces deux thèmes sont explorés expérimentalement en reproduisant en laboratoire les conditions d'écoute que le microphone rencontrera sur Mars.Premièrement, un banc de mesure LIBS sous atmosphère martienne est utilisé pour comparer le signal acoustique issu de l'ablation de différents minéraux. Une étude métrologique a déterminé la sensibilité de l'énergie acoustique par rapport aux paramètres expérimentaux de la LIBS : elle est proportionnelle à la pression atmosphérique et à l'éclairement déposé sur la cible. Ces relations permettront de normaliser le signal acoustique entre toutes les cibles échantillonnées par la LIBS sur Mars. De plus il est remarqué que la décroissance de l'énergie acoustique au cours d'une séquence de tirs est linéairement reliée au volume de la cavité d'ablation et que le taux de décroissance est corrélé à la dureté de la roche. Volume d'ablation et dureté seront deux informations utilisées pour caractériser les cibles de SuperCam et en particulier étudier celles présentant des vernis d'altération en surface.D'autre part, une campagne de tests dans une soufflerie martienne est effectuée pour corréler les propriétés d'un écoulement de vent avec le signal acoustique induit par ce dernier sur le microphone. Il est démontré que le microphone peut déterminer la vitesse de l'écoulement en étudiant le contenu basse fréquence du spectre, mais aussi sa direction en regardant le contenu haute fréquence. Ces résultats nécessiteront une calibration in situ sur Mars avec la station météo de Perseverance, MEDA. Il est également montré que la synchronisation du microphone avec le laser permet une mesure originale de la vitesse du son et donc de la température atmosphérique proche de la surface.Enfin, cette validation des objectifs scientifiques du microphone s'accompagne d'un soutien au développement instrumental du microphone, avec la validation de ses performances, la définition des modes d'observation et la préparation des opérations de SuperCam à la surface de Mars
In February 2021 the Mars 2020 Perseverance rover will land in Jezero to search for traces of past life.Part of the Perseverance payload, the SuperCam instrument suite includes four spectroscopy techniques,a high resolution imager and a microphone. This microphone will be the first microphone to record audible acoustic waves on the surface on Mars between 100 Hz to 10 kHz. It will open a new field of investigation which is the subject of this thesis. The scientific objectives of this thesis are organized around the sounds that will be recorded by this microphone : atmospheric phenomena in the close vicinity of the rover and artificial noises generated by SuperCam itself. Among the latest, the laser-induced breakdown spectroscopy technique (LIBS) ablates Martian rocks and soils with a pulsed laser. It creates an acoustic signal due tothe expansion of this plasma. These two topics are experimentally explored thanks to the development of laboratory test benches that simulate the conditions likely to be encountered by the microphone on Mars.On the one hand a LIBS setup under Mars atmosphere is used to compare acoustic signal from several minerals. A metrological study of the sensitivity of the acoustic signal with respect to LIBS experimental parameters is conducted : the acoustic energy is proportional to the CO2 background pressure and to the irradiance deposited on the sample. These two relationships will help to normalize the acoustic signal from multiple LIBS targets on Mars. Moreover, it is noticed that the decrease of the acoustic energy along a LIBS burst is linearly linked to the ablated volume. The decrease rate is correlated to the rock hardness.It provides new information relative to the ablation process that is independent from the LIBS emission spectrum. It could be used to better characterize geologic targets and rock, in particular the ones with asurface coating or a weathering rind.On the other hand, a test campaign in a Martian wind tunnel is dedicated to link wind properties withwind-induced signal recorded by the microphone. It is demonstrated that the microphone can determinethe flow velocity by studying the low frequency range of the acoustic spectrum whereas the wind directioncan be retrieved by looking at the high frequency range. An in situ cross-calibration with the weather station on board Perseverance, MEDA, will be required to validate these results. It is also shown that the synchronization of the microphone with the LIBS laser can be used to measure the speed of sound and therefore to estimate the atmospheric temperature close to the surface of Mars.This work also describes some progresses in the microphone development including the performances' validation, the implementation of operating modes and the preparation of SuperCam operations at the surface of Mars

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

14

Devismes, Damien. "Développement d’un système analytique pour la datation in situ des roches martiennes par la méthode K-Ar." Thesis, Paris 11, 2013. http://www.theses.fr/2013PA112254/document.

Full text

Abstract:

Sur Mars, la datation par comptage de densité de cratères est actuellement la seule méthode utilisée pour dater les surfaces planétaires. Cependant, sur Mars, elle n’a pas encore été corrigé et complété par des datations absolues. Ce travail consiste à développer un prototype démontrant le potentiel d’une nouvelle approche expérimentale basée sur la méthode K-Ar pour dater les roches martiennes in situ. L’objectif à terme est de proposer une solution instrumentale de datation absolue pour un futur rover d’exploration.Un laser Nd :YAG quadruplé pour tirer à 266 nm ablate un échantillon basaltique mis sous vide secondaire. L’observation du plasma par « Laser Induced Breakdown Spectroscopy » apporte des informations sur la concentration en K et sur la nature chimique et minéralogique de la cible. Puisque l’ablation est faite par un laser UV et sous vide secondaire, l’ablation est reproductible par minéralogie. La reconnaissance stoechiométrique permet donc d’estimer la masse vaporisée. Après purification des gaz libérés, un spectromètre de masse quadripolaire détermine la quantité d’argon.L’ensemble de ces mesures pourvoit un âge avec une incertitude théorique de 13% dans les meilleures conditions.Les calibrations du dispositif expérimental ont apporté de nombreuses informations sur des effets sur les spectres LIBS provoqués par l’ablation sous vide secondaire. L’augmentation de la pression e tla variation de géométrie du cratère d’ablation ont des effets opposés sur les pics des éléments.Nous avons aussi démontré que l’instrument était capable de mesurer l’âge de la mésostase de roche basaltique et qu’il offre des perspectives intéressantes sur certaines phases minérales comme la biotite
Crater counting is the only method used on Mars to give relative geochronological information but it never had been fitted and corrected by absolute geochronology. This work is about the development of a new prototype demonstrating the ability of a protocol using in situ K-Ar dating. The goal is to propose a solution of an absolute geochronology for the next explorations rovers. A quadrupled Nd:YAG laser at 266 nm ablates a basaltic sample under high vacuum. The light collection by a spectrometer (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) gives the rate of potassium and the chemical or the mineralogy of the target. Thanks to the specificities of the ablation in highvacuum and with a UV laser, the ablated mass has a good reproducibility per mineralogy. Thus, theLIBS identification gives an estimation of the ablated mass. After the purification of the released gas,a quadrupole mass spectrometer determines the quantity of argon. All these measures give an age with a theoretical uncertainty of 13% in the best conditions.The calibration of the experiment had given new information about the effects on LIBS spectrarelated to the ablation under high vacuum. The rise of the pressure and the variation of geometry of the pit have opposite effects on the elements peaks. We also demonstrated that the instrument was capable of measuring the age of the groundmass of basalt and has some interesting perspectives on some mineral phases such as biotite

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

15

Gallou, Guillaume. "Etude et optimisation de la spectroscopie sur plasma induit par laser (LIBS) pour le suivi en continu des polluants émis par les sources fixes." Thesis, Lyon 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LYO10153.

Full text

Abstract:

Dans le cadre de la prévention des pollutions atmosphériques et de la protection de la qualité de l'air, la métrologie à l'émission des sources fixes est un élément important pour permettre non seulement d'évaluer la concentration d'un ou plusieurs polluants mais également d'en estimer les flux annuels. Les méthodes de mesure de polluants atmosphériques retenues doivent en principe permettre de vérifier le respect des concentrations limites fixées par arrêtés. Pour répondre au besoin émergent de disposer de moyens de suivi en continu des rejets, la spectrométrie d'émission sur plasma induit par laser (LIBS) présente de nombreux atouts : cette technique permet d'accéder à une analyse multiélémentaire sans nécessiter ni de préparation d'échantillon, ni de conditions d'analyse particulières (la mesure est réalisée à température et pression ambiantes) et ce, quelque soit l'état physique des rejets (liquide, solide, gaz, aérosol). L'objectif de ce travail, soutenu par l'ADEME et menée au sein du CEA et de l'INERIS, est d'étudier et optimiser la technique LIBS pour la mesure en continu et in-situ des polluants métalliques particulaires émis par les sources fixes (incinérateurs, fonderies...). Au cours de cette étude, deux approches expérimentales sont menées conjointement : la première, réalisée au CEA, consiste à recueillir sur des filtres des particules métalliques micrométriques générées avec un nébuliseur ultrasonore puis à analyser ces filtres à l'aide d'un montage LIBS adapté (analyse indirecte). En parallèle, un deuxième dispositif est réalisé à l'INERIS afin d'analyser ces mêmes particules en focalisant le laser directement dans une cellule d'analyse (analyse directe) dans laquelle circule le flux de gaz entrainant l'aérosol. Pour être en mesure d'évaluer correctement les dispositifs d'analyses LIBS ainsi que des protocoles d'acquisition et de traitement des données adaptés à l'analyse d'aérosol, un montage spécifique de génération et de caractérisation d'aérosols métalliques a été conçu et mis en oeuvre. A la suite de ces développements et essais en laboratoire, une campagne de mesures sur un site pilote a été menée au Centre Technique des Industries de la Fonderie (CTIF) à Sèvres. Des mesures ont été effectuées sur un procédé de fusion afin de suivre in situ et en temps réel la concentration en particules métalliques émises lors de coulées de cuivre. Les résultats obtenus confirment la pertinence de l'utilisation de la LIBS pour le contrôle des métaux lourds émis par les sources fixes
In the context of the prevention of atmospheric pollution and air quality improvement, measurement of the stationary sources emission appears as a key component to evaluate the concentration of one or many pollutants and also to estimate the annual flows. Analytical techniques of atmospheric pollutants must on principle permit to control the safety concentration limits fixed by order. To that end, laserinduced breakdown spectroscopy (LIBS) appears to be a good technique. Indeed, this multielementary analysis technique requires no sample preparation, is quantitative, fast (< 1 min), and can be performed at remote distance. The objective of this work, supported by ADEME and run by CEA and INERIS, is to develop and optimise LIBS technique to measure in-situ and in real time metallic pollutants in particulate forms emitted by stationary sources. During this study, two experimental approaches were carried out simultaneously: the first one, realized in CEA, consists to collect micrometric metallic particles generated by ultrasonic nebulizer on filter and then to analyse those filters with adapted LIBS device. In parallel, the second device is realised in INERIS to analyse the same particles by focusing the laser directly (direct analysis) on the flowing aerosol inside an analysis cell. To evaluate correctly the analysis LIBS devices as well as the acquisition and data treatment protocols adapted to aerosols analysis, specific experimental setup of generating and characterising metallic aerosol is designed and implemented. Then, experimental results are optimized and compared. After those developments and tests in laboratory, in-situ measurements are realized in the "Centre Technique des Industries de la Fonderie (CTIF)" in Sèvres. Measurements were performed on melting process to analyse in-situ and in real time concentration of metallic particles emitted during copper melt

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

16

Nguegang, Kamwa Blandine. "Stratégie d'échantillonnage des mesures LIBS in situ de la teneur en or dans des échantillons miniers : optimisation par analyse statistique." Master's thesis, Université Laval, 2019. http://hdl.handle.net/20.500.11794/69119.

Full text

Abstract:

Au Québec, 19 mines d'or produisent plus de 1.8 milliard dollars canadiens d'or annuellement. Dans ces mines, des centaines d'échantillons de roches sont collectées quotidiennement, et envoyées au laboratoire afin de déterminer leurs concentrations en or. Étant donné que les résultats du laboratoire ne sont disponibles qu'après 24 à 48 heures, il s'en suit un impact direct négatif sur les activités minières. Les avancées technologiques des dernières années laissent croire que la spectroscopie sur plasma induite par laser (LIBS) pourrait constituer une technologie prometteuse pour mesurer en temps réel et in-situ, la teneur en or de la roche. Considérant la taille de chaque tir produit par le laser sur un échantillon de roche, à savoir 500 µm, de très nombreux tirs seront requis afin d'obtenir un résultat représentatif de l'échantillon analysé. À titre d'exemple, pour un échantillon de carotte de 50 cm de long, et une surface analysée comprise entre 70 et 80%, 10000 tirs lasers ont été effectués afin de s'assurer d'obtenir un résultat représentatif de l'échantillon, avec un temps d'acquisition d'une demi-journée en laboratoire, soit une durée trop longue pour une application pratique dans les mines. Pour cette raison, l'objectif de ce projet est de développer une stratégie afin de minimiser le nombre de tirs LIBS requis sur un échantillon à analyser, tout en demeurant représentatif de ce dernier, et ainsi obtenir une mesure fiable et précise de la teneur en or. Pour ce faire, une analyse statistique descriptive combinée à plusieurs motifs élaborés à partir des 10000 points de mesure est appliquée sur les données LIBS. En se fixant un compromis entre le nombre de tirs à réaliser sur un échantillon (roche) et le temps d'analyse, le motif défini « Boucle » minimise le mieux le nombre de tirs avec un temps d'analyse acceptable par une opération minière. À partir de ce dernier, un protocole d'échantillonnage a été élaboré, où pour être représentatif des échantillons de carottes, 1500 tirs sont nécessaires tandis que pour les échantillons de roches, seuls 100 tirs suffisent. Cependant, il serait important de pouvoir tester ce protocole d'échantillonnage sur plusieurs échantillons miniers afin de pouvoir valider ce dernier.
In Quebec, 19 gold mines produce more than C (dollar) 1.8 billion of gold annually. In these mines, hundreds of rock samples are collected daily and sent to the laboratory to determine their gold concentrations. Since laboratory results are only available after 24 to 48 hours, there is a direct negative impact on mining activities. Technological advances in recent years suggest that Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) may be a promising technology for real-time and in-situ measurement of the gold content of rock samples. Considering the size of each shot produced by the laser on a rock sample, namely 500 µm, many shots will be required in order to obtain a representative result of the sample analyzed. For example, for a 50 cm long core sample, and a surface analyzed between 70 and 80%, 10,000 laser shots were fired to ensure to obtain a result representative of the sample, with an acquisition time of half a day in the laboratory, which is a too long period of time for a practical application in mines. For this reason, the objective of this project is to minimize the number of LIBS shots required on a sample to be analyzed, while remaining representative of the latter, and thus obtain a reliable and accurate measurement of the gold content. For this, a descriptive statistical analysis combined with several elaborate patterns is applied to the 10,000 LIBS data obtained. By setting a compromise between the number of shots to be made on a sample and the analysis time, the Loop pattern minimizes the number of shots with an acceptable analysis time. From the latter, a sampling protocol has been developed, where to be representative of core samples, 1500 shots are needed whereas for rock samples, only 100 shots are needed. However, it would be important to be

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

17

Sankhe, Mamadou. "Caractérisations spatio-temporelles de milieux plasmagènes à haute énergie par diffusion laser." Thesis, Orléans, 2019. http://www.theses.fr/2019ORLE3028.

Full text

Abstract:

Les milieux plasmagènes transitoires générés par décharge électrique pointe-pointe et par claquage laser sont utilisés dans des applications d’allumage de mélanges combustibles ou à des fins d’analyses telles que la spectroscopie de plasma induit par laser (LIBS). Parallèlement à leurs importants intérêts scientifiques et technologiques, ces milieux restent difficiles à appréhender en raison de leur caractère transitoire et des gradients importants qui les caractérisent. De plus, les hypothèses d’Équilibre Thermodynamique Local (ETL), souvent faites dans le cadre de leur étude, ne sont pas toujours vérifiées.Afin de mieux connaître ces milieux plasmagènes transitoires, deux techniques complémentaires de caractérisations spectroscopiques ont été mises en oeuvre : la Spectroscopie Optique d’Émission (SOE) et la Diffusion Thomson (DT).L’utilisation combinée de la SOE (fondée sur des hypothèses complémentaires validant l’ETL) et de la DT (supposant uniquement une distribution maxwellienne des vitesses translationnelles des particules), doit permettre de valider les conditions d’ETL dans les plasmas étudiés et de fournir des données d’entrée réalistes pour les modélisations.Dans le cadre de cette thèse, nous avons étudié une décharge électrique pointe-pointe, utilisée dans l’allumage de poudres métalliques, et des plasmas de claquage et d’ablation induits par laser, utilisés pour les applications LIBS
The transient plasmagenic media generated by tip-tip electric discharge and laser breakdown are used in fuel mixture ignition applications or for analytical purposes such as Laser-Induced Plasma Spectroscopy (LIBS). In addition to their important scientific and technological interests, these media are still difficult to grasp because of their transient nature and the important gradients that characterize them. In addition, the hypotheses of Local Thermodynamic Equilibrium (LTE), often made as part of their study, are not always verified.In order to better understand these transient plasmagenic media, two complementary spectroscopic characterization techniques have been implemented: Optical Emission Spectroscopy (OES) and Thomson Scattering (TS).The combined use of OES (based on complementary hypotheses validating LTE) and TS (assuming only a Maxwellian distribution of translational velocities of particles), should make it possible to validate the conditions of LTE in the plasmas studied and of provide realistic input data for modeling.In this manuscript, we studied a tip-tip electrical discharge, used in the ignition of metal powders, and laser-induced breakdown and ablation plasmas, used for LIBS applications

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

18

Trichard, Florian. "Étude de la spectrométrie de plasma induit par laser pour l’analyse en ligne de liquides." Thesis, Lyon 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LYO10311/document.

Full text

Abstract:

Le contrôle des procédés représente un enjeu majeur pour les industries chimiques et pétrochimiques afin de garantir la qualité des produits, le contrôle des coûts, le maintien de la productivité et la maîtrise des risques. L'analyse menée directement au coeur des procédés constitue la voie la plus efficace. Cependant, dans la majorité des applications, les analyses élémentaires sont réalisées essentiellement en laboratoire et très rarement en ligne, par la mise en oeuvre de différentes technologies, le plus souvent lourdes et onéreuses. Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre d'un grand projet d'innovation qui couvre le champ de l'analyse élémentaire en ligne, domaine actuellement peu étudié. La technique d'analyse retenue est la spectrométrie LIBS en raison de sa rapidité et de son application à tout état de la matière sans préparation d'échantillon, ce qui lui offre un fort potentiel pour l'analyse en ligne. Cette technique est investiguée afin de réaliser des analyses en ligne d'éléments présents dans des matrices liquides : saumures, huiles silicone et produits pétroliers. L'optimisation des différents paramètres de mesure est réalisée et une approche d'optimisation s'appuyant sur un plan d'expériences est proposée. Différents modes d'échantillonnage de liquide et plusieurs montages LIBS sont étudiés afin de répondre aux problématiques évoquées. Enfin, une transposition au monde industriel est présentée avec le suivi du soufre en ligne dans des produits pétroliers sur un pilote industriel. Les résultats sont encourageants, mais la stabilité perfectible des mesures dans le temps implique d'explorer de nouvelles pistes d'amélioration
Process control is a major challenge for chemical and petrochemical industries so as to ensure product quality, cost control, sustainable productivity and risk management. To do so, carrying out the analysis directly at the core of the process is the most efficient way. However, for most applications, elemental analyzes are mainly performed in the laboratory and rarely on-line, which requires the implementation of different technologies, usually complex and expensive. This work is part of a large innovative project that covers the field of on-line elemental analysis, a research area still understudied to this day. The analytical technique selected here is the Laser Induced Breakdown Spectroscopy. Indeed, its speed and its capability to analyze all states of matter without sample preparation, gives it a great potential for on-line analysis. This technique is investigated in order to achieve on-line analysis of elements contained in various liquid matrices: brines, silicone oils and petroleum products. The optimization of different measurement parameters is performed, including an experimental design based approach. Different liquid sampling configurations and several LIBS setups are designed in order to tackle the issues encountered. Finally, a transposition to the industrial world is presented through on-line monitoring of sulfur in petroleum products on an industrial pilot process. The results are promising, but improving the stability of measurements over time still requires further research

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

19

Saad, Rawad. "Etudes physico-chimiques des plasmas induits par laser pour l'analyse quantitative des matériaux dans les systèmes nucléaires." Thesis, Bordeaux, 2014. http://www.theses.fr/2014BORD0172/document.

Full text

Abstract:

La LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) est une technique d’analyse multi-élémentaire basée sur la spectroscopie d’émission optique surplasma créé par laser. Elle est bien adaptée pour l'analyse en milieu hostile notamment dans l'industrie nucléaire. Des mesures quantitatives sont fréquemment réalisées sur des échantillons solides ou liquides mais, dans certains cas, des comportements atypiques des signaux émis par le plasma ont été observés dans les expériences LIBS. Afin d’éviter ou de limiter d’éventuelles conséquences sur la précision des mesures, il est nécessaire d’améliorer la compréhension de ces phénomènes. L’objectif des travaux effectués dans le cadre de cette thèse est d’étudier les réactions chimiques se produisant à l’intérieur d’un plasma généré par laser lors d’une analyse LIBS. Des expériences sur un matériau modèle, d’aluminium métallique pur, ont eu pour but de mettre en évidence la dynamique des recombinaisons moléculaires en fonction du gaz ambiant utilisé par l’étude de l’évolution temporelle des raies d’émission atomiques Al I et des bandes moléculaires AlO et AlN. Un effet d’excitation collisionnelle a été mis en évidence pour un niveau électronique particulier de l’aluminium dans le cas d’une ambiance d’azote. Cet effet disparaît sous air. Des expériences d'imageries de plasma ont été menées pour localiser spatialement les zones où se déroulent ces recombinaisons et des effets spectaculaires de projection de particules ont été mis en évidence
Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) is a multi-elemental analysistechnique very well suited for analysis in hostile environments particularly in thenuclear industry. Quantitative measurements are frequently performed on liquid orsolid samples but in some cases, atypical signal behaviors were observed in theLIBS experiment. To avoid or minimize any impact on measurement accuracy, it isnecessary to improve the understanding of these phenomena. In the framework of athree-year PhD thesis, the objective was to study the chemical reactions occurringwithin laser-generated plasma in a LIBS analysis. Experiments on a model material (pure aluminum sample) highlighted thedynamics of molecular recombination according to different ambient gas. Thetemporal evolution of Al I atomic emission lines and molecular bands of AlO and AlNwere studied. A collisional excitation effect was identified for a peculiar electronicenergy level of aluminum in the case of a nitrogen atmosphere. This effectdisappeared in air. The aluminum plasma was also imaged during its expansionunder the different atmospheres in order to localize the areas in which the molecularrecombination process takes place. Spectacular particle projections have beenhighlighted

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

20

Tian, Ye. "Characterization of laser-induced plasma and application to surface-assisted LIBS for powder and liquid samples." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSE1292/document.

Full text

Abstract:

La spectroscopie de plasma induit par laser (En anglais LIBS: laser-induced breakdown spectroscopy) est une méthode analytique de spectroscopie d'émission optique qui utilise un plasma induit par laser comme source de vaporisation, d'atomisation et d'excitation. Bien que la LIBS ait démontré sa polyvalence et ses caractéristiques attrayantes dans de nombreux domaines, les aspects quantitatifs de la LIBS sont considérés comme son talon d'Achille. D'un point de vue fondamental, cela peut être dû à la nature complexe du plasma induit par laser comme source d'émission spectroscopique. La caractérisation temporelle et spatiale du plasma induit par laser est considérée comme l'un des points clés pour comprendre les fondements de la technique LIBS. D'autre part, la LIBS est habituellement caractérisée par l'utilisation d'une ablation laser directe, sans traitement préalable de l'échantillon. Cela pourrait être assez limitant en particulier pour certains types de matériaux tels que des poudres ou des liquides. Une préparation adéquate ou un traitement approprié de l'échantillon permettant le dépôt d'un film mince et homogène de l'échantillon sur une surface métallique pourrait grandement augmenter le potentiel de la LIBS en vue d'obtenir de meilleures performances analytiques, et notamment une meilleure sensibilité et un effet de matrice réduit. On parle alors de LIBS assistée par surface car la matrice métallique contribue à une augmentation de la température du plasma. Le présent travail de thèse est donc motivé par deux aspects importants de la technique LIBS: la connaissance du plasma induit par laser comme source d'émission spectroscopique, et de nouvelles méthodes de préparation des échantillons pour améliorer la performance analytique de la LIBS, notamment pour des échantillons comme poudres et liquides visqueux. La première partie de cette thèse (chapitre 2) est consacrée à la caractérisation du plasma induit sur des échantillons de verre, en fonction de la longueur d'onde du laser, infrarouge (IR) ou ultraviolet (UV), et du gaz ambiant, de l'air ou de l'argon. L'imagerie spectroscopique et la spectroscopie d'émission résolue en temps et en espace sont utilisées pour le diagnostic du plasma. La deuxième partie de cette thèse est de développer des méthodes de préparation d'échantillons, déposés sur des surfaces métalliques pour l'analyse LIBS de poudres ainsi que de vins comme exemples de liquide. Au chapitre 3, nous avons appliqué la LIBS pour l'analyse quantitative dans des poudres (exemples de poudres : cellulose, alumine ainsi que de la terre). Au chapitre 4, nous avons appliqué la LIBS pour la classification des vins français selon leurs régions de production. Deux modèles de classification basées sur l'analyse des composants principaux (PCA) et la forêt aléatoire (RF) sont utilisés pour la classification. A l'aide de ces applications, ce travail de thèse démontre l'efficacité de la méthode LIBS assistée par surface pour l'analyse de poudres (cellulose, alumine et sols) et de liquides (vins), avec une limite de détection dans l'ordre de ou sous la ppm et une réduction significative de l'effet de matrice
Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) is an analytical method with optical emission spectroscopy that uses a laser pulse to vaporize, atomize, and excite a hot plasma as the spectroscopic emission source. Although LIBS has demonstrated its versatility and attractive features in many fields, the quantitative analysis ability of LIBS is considered as its Achilles’ heel. From a fundamental point of view, this can be due to the complex nature of laserinduced plasma as the spectroscopic emission source for LIBS application. The temporal and spatial characterization of laser-induced plasma is considered as one of the key points for the LIBS technique. On the other hand, from the analytical point of view, LIBS is usually characterized by direct laser ablation. This can be however quite limiting, especially for some types of materials such as powders or liquids. Proper sample preparation or treatment allowing the deposition of a thin homogeneous film on a metallic surface could greatly improve the analytical performance of LIBS for these types of materials. Since the metallic surface is expected to contribute to increase the temperature and the density of the plasma and, consequently, to a better overall sensitivity, we call this technique surface-assisted LIBS. The present thesis work is therefore motivated by two basic aspects of LIBS analysis: the need of an improved knowledge of laser-induced plasma as a spectroscopic emission source, and new methods to improve the analytical performance of LIBS, including a higher sensibility and a reduced matrix effect. The first part of this thesis (Chapter 2) is dedicated to an extensive characterization of the plasma induced on glass samples, as a function of the laser wavelength, infrared (IR) or ultraviolet (UV), and the ambient gas, air or argon. Both the spectroscopic imaging and time- and space-resolved emission spectroscopy are used for plasma diagnostics in this work. The second part of this thesis is to develop a surface-assisted LIBS method for the elemental analysis in powders, and in wines as examples of liquids. We applied the surface-assisted LIBS for the quantitative elemental analysis in cellulose powders, alumina powders, and soils (Chapter 3). Special attentions are paid on the figures-of-merit, matrix effects, and normalization approaches in LIBS analysis. We also used the surfaceassisted LIBS for the classification of French wines according to their production regions (Chapter 4). Two classification models based on the principal component analysis (PCA) and random forest (RF) are used for the classification. Through these applications, this thesis work demonstrates the efficiency of the surface-assisted LIBS method for the analysis of powders (cellulose, alumina and soils) and of liquids (wines), with ppm or sub-ppm sensitivities and a reduced matrix effect

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

21

Bruder, Romain. "Etude et développement de la spectroscopie d'émission optique sur plasma induit par laser pour l'analyse de terrain : un exemple d'application aux œuvres d'art." Paris 6, 2008. http://www.theses.fr/2008PA066123.

Full text

Abstract:

La LIBS est une technique d’analyse élémentaire encore peu utilisée pour l'analyse de terrain du patrimoine culturel. Trois grandes problématiques ont été le sujet de cette thèse, afin de mieux maîtriser son utilisation dans ce domaine :Passage du laboratoire vers le terrain : la faisabilité de l’identification de pigments sur un chantier de restauration a été illustrée. La complémentarité LIBS-spectroscopie Raman a été démontrée pour l’identification de pigments et les études stratigraphiques. Impact visuel de l’analyse LIBS sur l’œuvre : les dimensions du cratère d'ablation sont contrôlées par la mise en forme et la focalisation du faisceau laser. Les décolorations périphériques observées sont dues à des dépôts oxydés. Des seuils de perception ont été établis en fonction de l’énergie délivrée, ce qui donne la possibilité d'éviter ces décolorations. Effets de matrice : la normalisation de droites d'étalonnage de Cu dans diverses matrices métalliques par la quantité de matière ablatée, la température et la densité électronique du plasma ne corrige pas complètement les variations entre matériaux. Pour les expliquer, la proportion d'atomes ablatés présents sous forme de vapeur atomique dans le plasma est déterminée. Ce paramètre dépend de la nature et de la concentration de l'élément, ainsi que de la matrice considérée, ce qui implique que l'émission du plasma ne semble pas représentative de la composition du matériau et qu'une quantification fiable ne peut être menée qu'à l'aide d'étalons.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

22

El, Rakwe Maria. "Approches multivariées innovantes pour le traitement des spectres d'émission de plasmas produits par laser. Application à l'analyse chimique en ligne par LIBS en milieu nucléaire." Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066316/document.

Full text

Abstract:

L’analyse en ligne et in situ constitue aujourd’hui un axe de développement stratégique pour la chimie analytique. C’est particulièrement vrai dans le domaine nucléaire pour lequel les contraintes de sécurité liées à la radioactivité des échantillons, et la nécessité de limiter au maximum les déchets issus des analyses, plaident en faveur de techniques de mesure à distance, sans prélèvement ni préparation d’échantillon. La spectroscopie d’émission de plasma créé par laser (ou LIBS pour laser-induced breakdown spectroscopy), technique d’analyse élémentaire des matériaux basée sur l’ablation laser et la spectroscopie d’émission optique, possède ces qualités. C’est donc une technique de choix pour l’analyse en ligne. Cependant, la maîtrise de la mesure est délicate pour plusieurs raisons. D’abord, la LIBS est multiparamétrique et l’effet des paramètres expérimentaux sur les performances analytiques n’est pas toujours clairement établi. Ensuite, les phénomènes physiques donnant lieu au signal LIBS sont non linéaires, couplés, et transitoires. Enfin, un système d’analyse en ligne doit être le plus robuste possible face aux variations non contrôlées des conditions de mesure. L’objectif de cette thèse est donc d’améliorer la maîtrise et les performances de l’analyse quantitative par LIBS en utilisant des méthodes multivariées capables de gérer la multidimensionalité, la non linéarité et le couplage des paramètres et des données. Pour cela, le travail se décompose en deux parties. Dans un premier temps, nous avons réalisé un plan d’expériences composite centré visant à relier les paramètres expérimentaux de l’ablation laser (énergie de l’impulsion et paramètres de focalisation du faisceau) et de la détection du signal (délai après le tir laser) aux caractéristiques physiques du plasma (masse ablatée, température) et aux performances analytiques (intensité et répétabilité du signal). L’optimisation des paramètres qui en résulte est alors interprétée comme le meilleur compromis, pour l’analyse quantitative, entre efficacité d’ablation laser et chauffage du plasma. Dans un deuxième temps, nous avons développé une méthodologie multivariée basée sur les techniques MCR-ALS, ICA et PLS, pour quantifier certains éléments dans différentes matrices métalliques en exploitant, en plus de la dimension spectrale habituelle, la dimension temporelle du signal LIBS. Cette dernière, pourtant essentielle, est généralement négligée dans la littérature. Dans cette partie, nous discutons donc de l’intérêt de cette approche par rapport aux méthodes usuelles de quantification (univariée et multivariée), et de l’apport de cette méthodologie pour diagnostiquer, comprendre et éventuellement compenser les effets de matrice observés en LIBS
Online and in situ analysis is now a strategic development for analytical chemistry. This is especially true in the nuclear field for which the security constraints related to the radioactivity of samples, and the need to minimize waste from analyzes argue for remote measurement techniques without sampling or sample preparation. Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) technique for elemental analysis of materials based on laser ablation and the optical emission spectroscopy, has these qualities. It is a technique of choice for online analysis. However, the processes involved in LIBS, namely laser ablation, atomization, plasma formation and emission, are quite complex and difficult to control because the underlying physical phenomena are coupled and nonlinear. In addition, the analytical performance of the LIBS technique depends strongly on the choice of experimental conditions. Finally, an online analysis system should be as robust as possible face to uncontrolled variations in measurement conditions. The processes involved in LIBS, namely laser ablation, atomization, plasma formation and emission, are quite complex and difficult to control because the underlying physical phenomena are coupled and nonlinear. In addition, the analytical performance of the LIBS technique depends strongly on the choice of experimental conditions. The objective of this thesis is to improve control and performance of quantitative analysis by LIBS using multivariate methods capable of handling multi-dimensionality, nonlinearity and the coupling between parameters and data. For this, the work is divided into two parts. First the optimization is carried out using a central composite design to model the relationship between the experimental parameters of laser ablation (pulse energy and beam focusing parameters) and signal detection (delay time) to the physical characteristics of plasma (ablated mass, temperature) and the analytical performance (intensity and repeatability of the signal). The optimization parameters that results is then interpreted as the best compromise for the quantitative analysis between efficiency of laser ablation and plasma heating. Secondly, we developed a multivariate methodology based on MCR-ALS, ICA and PLS techniques to quantify certain elements in different metallic matrices operator, in addition to the usual spectral dimension, the time dimension of LIBS signal. In this part, we discuss the value of this approach over conventional methods of quantification (univariate and multivariate) and the contribution of this methodology to diagnose, understand and possibly compensate matrix effects observed in LIBS

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

23

Ben, Amar Ismail, and Amar Ismail Ben. "Étude des techniques d'analyse du minerai de phosphate et proposition d'un système LIBS à base de FPGA pour la mesure de P2O5." Master's thesis, Université Laval, 2020. http://hdl.handle.net/20.500.11794/38217.

Full text

Abstract:

Ce travail s’inscrit dans le cadre du projet de recherche achevant le cycle de formation des étudiants de maîtrise en génie électrique avec mémoire à l’Université Laval. Ce projet a été effectué au sein de la Faculté des sciences et de génie et le Centre d’optique, photonique et laser (COPL) de l’université Laval. À cet effet, ce mémoire contient les axes majeurs nécessaires pour une étude comparative et expérimentale des techniques d’analyse du minerai de phosphate (MP). L’objectif est de déterminer la technique la plus efficace à adopter pour mettre en place une solution in situ. Une proposition d’un système LIBS à base de FPGA pour la mesure de P2O5 est également présentée ainsi que sa conception. Tout d’abord, ce mémoire présente le contexte du projet pour bien comprendre la problématique et la motivation, ainsi que les objectifs et l’importance de mettre en place une solution in situ pour l’analyse du minerai de phosphate. Ceci nous a permis d’identifier le besoin et de repérer les exigences attendues. Aussi, le présent travail couvre une revue de littérature détaillée sur les méthodes classiques d’analyse du minerai de phosphate au laboratoire, et les techniques multi élémentaires qui permettent d’analyser plusieurs composés avec un seul équipement. La faisabilité d’utiliser une de ces techniques pour répondre au besoin a été présentée dans ce travail. Pour ce faire nous avons vérifié les limitations des trois techniques recommandées pour l’analyse des minéraux. Il s’agit des techniques ICP, XRF et LIBS. Les résultats montrent que l’XRF est incapable de quantifier les éléments légers dont le nombre atomique est inférieur à 11, alors que la LIBS permet d’avoir des résultats rapides et précis pour la majorité des éléments présents dans le minerai du phosphate. À la fin de ce mémoire, nous présentons une proposition d’un système LIBS à base de FPGA pour la mesure de P2O5 (qui est l’élément le plus important dans le minerai du phosphate)
Ce travail s’inscrit dans le cadre du projet de recherche achevant le cycle de formation des étudiants de maîtrise en génie électrique avec mémoire à l’Université Laval. Ce projet a été effectué au sein de la Faculté des sciences et de génie et le Centre d’optique, photonique et laser (COPL) de l’université Laval. À cet effet, ce mémoire contient les axes majeurs nécessaires pour une étude comparative et expérimentale des techniques d’analyse du minerai de phosphate (MP). L’objectif est de déterminer la technique la plus efficace à adopter pour mettre en place une solution in situ. Une proposition d’un système LIBS à base de FPGA pour la mesure de P2O5 est également présentée ainsi que sa conception. Tout d’abord, ce mémoire présente le contexte du projet pour bien comprendre la problématique et la motivation, ainsi que les objectifs et l’importance de mettre en place une solution in situ pour l’analyse du minerai de phosphate. Ceci nous a permis d’identifier le besoin et de repérer les exigences attendues. Aussi, le présent travail couvre une revue de littérature détaillée sur les méthodes classiques d’analyse du minerai de phosphate au laboratoire, et les techniques multi élémentaires qui permettent d’analyser plusieurs composés avec un seul équipement. La faisabilité d’utiliser une de ces techniques pour répondre au besoin a été présentée dans ce travail. Pour ce faire nous avons vérifié les limitations des trois techniques recommandées pour l’analyse des minéraux. Il s’agit des techniques ICP, XRF et LIBS. Les résultats montrent que l’XRF est incapable de quantifier les éléments légers dont le nombre atomique est inférieur à 11, alors que la LIBS permet d’avoir des résultats rapides et précis pour la majorité des éléments présents dans le minerai du phosphate. À la fin de ce mémoire, nous présentons une proposition d’un système LIBS à base de FPGA pour la mesure de P2O5 (qui est l’élément le plus important dans le minerai du phosphate)
This work is part of the research project completing the training cycle of research master at Laval University. This project was carried out within the Faculty of Science and Engineering and the Center of Optics, Photonics, and Laser (COPL). To this end, this report contains the major axes necessary for a comparative and experimental study of phosphate ore techniques analysis. The objective is to determine the most efficient technique to adopt to implement an in-situ solution. At the end of this report, we will introduce a proposal for LIBS system based on FPGA board for P2O5 measurement. First, this report presents the context of the project to understand the problem and the motivation, as well as the objectives and importance of setting up an on-line solution for the analysis of phosphate ore. Allowed us to describe the need and identify the expected requirements. Secondly, the present work covers a detailed literature review about conventional methods of analyzing phosphate ore in the laboratory, and multi-elemental techniques used to analyze several compounds with a single equipment. This work presents also the feasibility of using one of these techniques to meet the need. To do this, we have checked the limitations of the most three recommended techniques for mineral analysis. These are ICP, XRF and LIBS techniques. The results show that the XRF is unable to quantify the light elements whose atomic number is less than 11, while the LIBS allows having fast and accurate results for the majority of the elements existing in the phosphate ore. At the end of this dissertation, we present a proposal of an FPGA-based LIBS system or the measurement of P2O5 (which is the most important element in phosphate ore).
This work is part of the research project completing the training cycle of research master at Laval University. This project was carried out within the Faculty of Science and Engineering and the Center of Optics, Photonics, and Laser (COPL). To this end, this report contains the major axes necessary for a comparative and experimental study of phosphate ore techniques analysis. The objective is to determine the most efficient technique to adopt to implement an in-situ solution. At the end of this report, we will introduce a proposal for LIBS system based on FPGA board for P2O5 measurement. First, this report presents the context of the project to understand the problem and the motivation, as well as the objectives and importance of setting up an on-line solution for the analysis of phosphate ore. Allowed us to describe the need and identify the expected requirements. Secondly, the present work covers a detailed literature review about conventional methods of analyzing phosphate ore in the laboratory, and multi-elemental techniques used to analyze several compounds with a single equipment. This work presents also the feasibility of using one of these techniques to meet the need. To do this, we have checked the limitations of the most three recommended techniques for mineral analysis. These are ICP, XRF and LIBS techniques. The results show that the XRF is unable to quantify the light elements whose atomic number is less than 11, while the LIBS allows having fast and accurate results for the majority of the elements existing in the phosphate ore. At the end of this dissertation, we present a proposal of an FPGA-based LIBS system or the measurement of P2O5 (which is the most important element in phosphate ore).

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

24

Diaz, Rosado José Carlos. "Étude et développement de la spectroscopie d'émission optique sur plasma induit par laser pour la réalisation d'analyses de terrain : application à l’analyse en ligne de métaux dans les liquides." Thesis, Paris 11, 2013. http://www.theses.fr/2013PA114805/document.

Full text

Abstract:

La contamination par métaux des eaux est un enjeu de santé publique important. Des contrôles et traitements de plus en plus drastiques sont ainsi effectués sur les eux destinés à la consommation humaine. Il est indispensable, pour cela, de posséder des outils analytiques fiables et sensibles, adaptés aux réglementations existantes et suffisamment souples d'utilisation. La technique de « Laser Induced Breakdown Spectroscopy » (LIBS), ayant fait ses preuves pour l’analyse des solides, y compris dans les explorations exo-terrestres, présente des avantages très intéressants pour les liquides dont, par exemple, sont caractère multi-élémentaire et la possibilité des mesures in-situ de la contamination des eaux par métaux.Un première volet d’étude de ce travail de thèse à permis d'étudier les potentialités de la spectroscopie sur plasma induit par laser (LIBS) pour l'analyse des métaux dissous ou en suspensions dans les eaux. Etude qu’a permis de constater un effet important lié à la taille des particules lors de l’analyse de suspensions. Un deuxième volet consisté à regarder les effets de matrice organique représentée par un acide humique et ceux des minéraux naturels représentés par la bentonite et des particules d’alumine. Effets matrice qu’ont étais corriges par une normalisation par étalon interne
Metal contamination of water is a major public health issue. Controls and treatments are more drastic and performed on them for human consumption. It is essential for this to possess reliable and sensitive analytical tools adapted to the existing regulations and flexible enough to use. The technique of "Laser Induced Breakdown Spectroscopy" (LIBS), proven for the analysis of solids, including exo-terrestrial explorations, this very interesting advantages for liquids including, for example, are multi-character elementary and the possibility of in-situ measurements of water contamination by metals.A first part of this study thesis allowed to explore the potential (LIBS) for the analysis of dissolved metals or suspensions in water. Study has found an important effect related to the particle size in the analysis of suspensions. A second prong is to look at the effects of organic matrix represented by humic acid and those natural minerals represented by the bentonite and alumina particles. The matrix effect observed was corrected by normalization by internal standard

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

25

Boudhib, Mohamed. "Analyse d’aérosols par méthodes LIBS sans étalonnage et LIBS couplée à une cellule radiofréquence utilisée comme piège à particules." Thesis, Orléans, 2017. http://www.theses.fr/2017ORLE2011/document.

Full text

Abstract:

Pour répondre aux besoins des nouvelles techniques de caractérisation sur site in-situ et temps réel, l’unité NOVA de l’INERIS en partenariat avec les laboratoires LP3 et GREMI, a entamé des travaux pour étudier deux approches afin d’améliorer les performances de la technique Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) pour l’analyse des aérosols. LIBS est une technique optique de spectroscopie atomique. Elle consiste à focaliser un faisceau laser impulsionnel sur un échantillon à analyser créant ainsi un plasma. L’émission optique du plasma contient alors la signature des éléments chimiques présents dans l’échantillon. La première approche concerne la détermination de la composition chimique relative (stoechiométrique) d’aérosols sans étalonnage. En effet, l’étalonnage présente des problèmes pratiques. Pour ce faire, les spectres expérimentaux enregistrés lors de l’analyse des particules d’alumine (Al2O3) suspendues dans de l’hélium (He) ont été comparés à des spectres théoriques calculés pour un plasma contenant les mêmes éléments, à l’Équilibre Thermodynamique Local (ETL). L’ajustement des spectres simulés sur les spectres expérimentaux nous a permis de déterminer correctement la composition chimique relative des éléments présents dans le plasma. L’évolution temporelle du plasma a permis de valider l’ETL, et ainsi estimer la meilleure plage temporelle permettant la détermination de la composition relative de l’aérosol. La deuxième approche utilise une cellule radiofréquence (RF) à pression réduite comme piège à particules pour analyser des aérosols contenant des nanoparticules. Un tel piège permet d’améliorer la détection en concentrant spatialement les particules. Les paramètres optimaux d’utilisation de ce système ont été étudiés. Cette étude a permis d’établir que l’émission continue du plasma est fortement réduite dès ses premiers instants de vie. Le volume d’échantillonnage de ce système a été évalué et la limite de détection a été estimée de manière théorique
New issues related to process control and workplace surveillance accompany the emergence of nanotechnology industry. This involves the development of new real-time and in-situ characterization techniques. In this context, the NOVA unit from the INERIS institute collaborated with LP3 and GREMI laboratories to study two approaches aiming to enhance the LIBS technic performances. The first approach used a flow cell to determine the relative elemental composition of an aerosol with a calibration-free procedure. The recorded spectra were compared to theoretical spectra calculated for a plasma in the Local Thermodynamic Equilibrium LTE. The best agreement between recorded and computed spectra allowed the determination of the relative composition with a good agreement with the reference value, for an alumina aerosol. The study of the temporal evolution of the plasma allowed the estimation of a temporal range within which the LTE hypothesis was verified. The second approach used a low-pressure radiofrequency plasma generated in an inert gas as a particle trap to analyse aerosols and nanoparticles. The use of such a system allowed the enhancement of particles detection by concentrating them spatially. We determined the optimal parameters for the LIBS analysis using this system. Furthermore, we established the plasma continuum was attenuated even at very low time delays. We evaluated the sampling volume of this new system and compared it to case of LIBS analysis on air. Finally, we estimated the detection limits of this system when analysing nanoparticles

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

26

Ribière, Maxime. "Spectroscopies d'émission et d'absorption appliquées à l'analyse de plasmas produits par impulsion laser." Phd thesis, Université de Rouen, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00443037.

Full text

Abstract:

Ce travail a été réalisé dans le but de sonder des surfaces solides en utilisant la technique « LIPS » (Spectroscopie de plasmas induits par laser). Le comportement de ce type de plasmas est difficile à simuler étant donné la petitesse des échelles de temps et d'espace considérées. En plus du diagnostic classique de spectroscopie d'émission, nous avons mis en oeuvre une expérience originale d'absorption qui produit des valeurs fiables et de nombreuses informations sur la température et les densités constitutives du plasma. Cette étude, qui couple expérience et théorie dans le cadre de la résolution de l'équation de transfert radiatif, est basée sur la comparaison entre des spectres calculés et expérimentaux des raies à 308.21 et 396.15 nm de l'aluminium. Une attention spéciale a été portée à l'écriture de l'élargissement électronique et ionique par effet Stark et aux effets d'auto-absorption. Un écart important à l'équilibre a été mis en évidence tout au long de la relaxation du plasma. La mesure de la densité de l'état fondamental de l'aluminium, qui est de première importance pour valider un code collisionnel - radiatif consacré à cette situation complexe, a été menée à bien dans une large gamme de pression (5 à 1E5 Pa). La mesure des constantes de temps de relaxation met en évidence le rôle majeur joué par la diffusion dans la relaxation des espèces du plasma.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

27

Lei, Wenqi. "Temporal and spatial characteristics of laser-induced plasma on organic materials and quantitative analysis of the contained inorganic elements." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00967250.

Full text

Abstract:

This PhD work was devoted to the understanding of the laser-induced plasma on organic materials and theapplication of laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) to quantitative analysis of these materials. Itcontributes to deepen our knowledge on the physical mechanisms involved in laser-matter interaction, plasmageneration, evolution and expansion of the plasma into the ambient gas, with emphasis on plasmas induced onorganic targets. It also intends to improve the performance of LIBS for the analysis of organic materials. Thespecificity for organic targets fits the current focus of the international community working on LIBS, toimprove the control of the plasma induced on this kind of material which has a distinguished optical prosperitywith respect to that of metals, better known for laser ablation. It addresses also the growing need to apply theLIBS technique to organic materials for different applications in the environmental, food, or biomedicaldomains. The works in this thesis were therefore presented in this thesis document according to the followingorganization.After the General Introduction which introduces the scientific and technological contexts, Chapter Irecalls the basic theoretical elements necessary to understand the phenomenon of plasma generation by laserablation, and its evolution in the background gas. Ablation of organic material is emphasized. Procedures andtechniques of diagnostics of laser-induced plasma were then presented with a focus on the transient andinhomogeneous nature of the expanding plasma. Chapter II focuses on the generation and the evolution of theplasma induced on the skin of a potato, a typical sample of agricultural product. The characteristics of plasmainduced on a soft and wet organic target, such as a fresh potato, was something unknown when the thesis workstarted. These characteristics provide the necessary basis for the quantitative analysis of the trace andultra-trace metallic elements in these samples. Following this characterization, semi-quantitative analyticalresults were extracted from LIBS spectra corresponding to potato skin. Chapter III is presented in thecontinuity of Chapter II for the application of LIBS to the quantitative analysis of organic materials. Acomparative study on the analytical results with LIBS and ICP-AES for milk powders allows an assessment ofthe performances of quantitative analysis by LIBS for organic materials, and a validation of the CF-LIBSprocedure that we have developed. Different from Chapters II and III where attention was paid to trace metalelements, Chapter IV studies the behavior of the major elements that make up the matrix of organic material,which are 4 known organic elements: H, C, O, N. During the decomposition of organic material by laserablation, these elements can be found in the form of molecular fragments, or recombined into molecularspecies. We then study in this Chapter the evolution of these species as a function of the laser ablationparameters, the laser wavelength in particular. The thesis document ends with a general conclusion andoutlooks.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

28

Diaz, Rosado José Carlos. "Étude et développement de la spectroscopie d'émission optique sur plasma induit par laser pour la réalisation d'analyses de terrain : application à l'analyse en ligne de métaux dans les liquides." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00818909.

Full text

Abstract:

La contamination par métaux des eaux est un enjeu de santé publique important. Des contrôles et traitements de plus en plus drastiques sont ainsi effectués sur les eux destinés à la consommation humaine. Il est indispensable, pour cela, de posséder des outils analytiques fiables et sensibles, adaptés aux réglementations existantes et suffisamment souples d'utilisation. La technique de " Laser Induced Breakdown Spectroscopy " (LIBS), ayant fait ses preuves pour l'analyse des solides, y compris dans les explorations exo-terrestres, présente des avantages très intéressants pour les liquides dont, par exemple, sont caractère multi-élémentaire et la possibilité des mesures in-situ de la contamination des eaux par métaux.Un première volet d'étude de ce travail de thèse à permis d'étudier les potentialités de la spectroscopie sur plasma induit par laser (LIBS) pour l'analyse des métaux dissous ou en suspensions dans les eaux. Etude qu'a permis de constater un effet important lié à la taille des particules lors de l'analyse de suspensions. Un deuxième volet consisté à regarder les effets de matrice organique représentée par un acide humique et ceux des minéraux naturels représentés par la bentonite et des particules d'alumine. Effets matrice qu'ont étais corriges par une normalisation par étalon interne.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

29

Martinez, Labrador Mauro Alberto. "Nouvelle utilisation de l’ablation laser dans l’analyse de pétrole et de ses dérivés." Thesis, Pau, 2013. http://www.theses.fr/2013PAUU3046/document.

Full text

Abstract:

L’analyse du pétrole et de ses dérivés est d'une grande importance pour l'industrie pétrolière et de l'environnement, et que dans sa matrice contient un ensemble de métaux (V, Ni, Fe, etc) et les non-métaux (S, N, Cl, etc) qui ont un grand impact au cours du raffinage et des procédés de combustion. La quantification de ces éléments est devenu sujet commun dans de nombreux laboratoires d'analyse. À l'heure actuelle, il existe des méthodes standard pour la quantification de ces éléments à l'aide des techniques spectroscopiques telles que la plasma à couplage inductif (ICP), la vaporisation électrothermique (ETV), analyse par activation neutronique (NAA), des métaux et des non-métaux, et des techniques potentiométriques les non-métaux tels que les halogènes. Ces méthodes, bien qu'elles soient validées, montrent des formalités fastidieuses, vous pouvez demander stratégies d’étalonnages bons et, dans certains cas, nécessite l'utilisation de normes coûteuses organométalliques. En raison de ces raisons a été soulevée dans le présent document rechercher de nouvelles formes de dosage pour l'analyse élémentaire dans le pétrole et ses dérivés en utilisant des méthodologies sensibles, rapides et faciles. La première idée qui se pose est de l'échantillon enrobé dans une matrice de xérogel de solide brut, ce qui pose le profit pour préparer les normes d'étalonnage à l'aide de solutions aqueuses de concentration connue et en les encapsulant dans la même manière. Cette huile manière encapsulée dans xérogel a été validée à l'aide LA ICP-MS et LIBS et les limites de détection ont été obtenus à partir de 0,7 ng g-1 pour Ni, 0,8 ng g-1 pour V et 1,5 ng g- 1 S, avec une reproductibilité entre 1 à 3%. L'analyse de spéciation ont également soulevé des molécules associées à V, Ni et S par chromatographie sur couche mince et surveillés par MS PCI ainsi trouvé une famille de différenciation molécules associées à ces éléments entre différentes fractions de pétrole brut et la matrice de l'échantillon même que les limites de détection ont été trouvés pour Ni et V de 18 ng g-1 et 23 ng g-1 respectivement. Il a également été observé que l'utilisation de ces méthodes d'analyse peut prendre moins de temps pour atteindre certains protocoles d'analyse systématique et finalement échouer à générer très peu de déchets dans l'environnement
Analysis of crude oil and its derivatives is of great importance for the crude oil industry and the environment, and that within its matrix contains a set of metals (V, Ni, Fe, etc.) and nonmetals (S, N, Cl, etc) which have great impact during the refining and combustion processes. Quantification of these elements has become common subject matter in many analytical laboratories. Currently, there are standard methods for the quantification of these elements using spectroscopic techniques such as inductively coupled plasma (ICP), electrothermal vaporization (ETV), neutron activation analysis (NAA), for metals and some non-metals, and potentiometric techniques non-metals such as halogens. These methods, although they are validated, show time-consuming procedures, it can not raise a good calibration strategies and in some cases requires the use of expensive organometallic standards. Because of these reasons was raised in this paper find new forms of quantification for elemental analysis in the oil and its derivatives using sensitive methodologies, quick and easy. The first idea that arises is the sample encapsulated within a crude solid xerogel matrix, this poses the advantage to prepare our own calibration standards using aqueous solutions of known concentration and encapsulating them in the same way. This way crude oil encapsulated in xerogel was validated using LA ICP MS and LIBS and detection limits were obtained from 0.7 ng g-1 for Ni, 0.8 ng g-1 for V and 1.5 ng g-1 S, with a reproducibility between 1 to 3%. Also raised speciation analysis of molecules associated with V, Ni and S by thin layer chromatography and monitored by LA ICP MS, thus was found a family of differentiation-associated molecules to these elements between different fractions of crude and the same sample matrix, as detection limits were found for Ni and V of 18 ng g-1 and 23 ng g-1 respectively. It was also observed that the use of these methods of analysis may take less time to reach some systematic analysis protocols and ultimately fail to generate very little waste to the environment

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

30

Picard, Jessica. "Développement de la LIBS pour l'analyse en ligne de produits uranifères ou plutonifères solides." Thesis, Dijon, 2015. http://www.theses.fr/2015DIJOS017/document.

Full text

Abstract:

Avec l’objectif de mettre en œuvre une technique d’analyse en ligne rapide pour le contrôle de matériaux nucléaires solides, la spectrométrie de plasma créé par laser (LIBS) est développée pour la quantification d’impuretés dans l’uranium et le plutonium. Etant donné que ces matrices ont un spectre d’émission très dense dans l’UV-Visible, le domaine Vacuum Ultra-Violet (VUV), moins riche en raies, est exploré. Le but de cette thèse est de réaliser le développement analytique de la LIBS-VUV pour l’analyse quantitative entre 500 et 5000 ppm avec une incertitude de 3%. Pour cela, quatre étapes ont été définies. Premièrement, pour des raisons pratiques et de sécurité, il est généralement préférable de faire des expériences sur des substituts non radioactifs. La LIBS reposant sur l’interaction laser-matière, il est pertinent de rechercher un substitut des matériaux d’intérêt du point de vue de l’ablation laser. Une étude complète de l’ablation laser de plusieurs métaux a permis de construire un modèle opérationnel prédictif de l’efficacité d’ablation. L’acier inoxydable et le titane ont été définis comme les matériaux de substitution du plutonium et de l’uranium. En second lieu, les performances analytiques de la LIBS-VUV ont été optimisées pour plusieurs éléments dans quatre métaux. Puis, deux méthodes d’étalonnage sont utilisées pour déterminer les performances analytiques. Les limites de quantification sont de l’ordre de quelques centaines de ppm, ce qui valide l’objectif d’une quantification des impuretés entre 500 et 5000 ppm. L’incertitude est inférieure à 3% dans les meilleurs cas. Enfin, un transfert d’étalonnage entre les différentes matrices a été étudié
With the objective to implement a fast, online analysis technique for control of solid metal nuclear materials, laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) technique is developed for quantitative analysis in uranium and plutonium. Since these matrices have a very dense emission spectrum in the UV-Visible range, the Vacuum Ultra-Violet (VUV) spectral range, less rich in lines, is explored. The aim of this thesis is to perform the analytical development of VUV-LIBS for quantitative analysis between 500 and 5000 ppm with an uncertainty of 3%. For that purpose, four steps were defined. First, for practical and safety reasons, it is generally better to perform experiments on surrogate materials. LIBS based on laser-material interaction, it is relevant to seek a surrogate of material of interest from the viewpoint of the ablated mass. Thus, a complete study of laser ablation of several metals was enabled to build a predictive model of the ablation efficiency. Titanium and stainless steel were defined as surrogate materials of plutonium and uranium for laser ablation. Secondly, the VUV-LIBS setup analytical performances were optimized for several elements of interest in four metals. Then, two calibration methods are used to determine the analytical performances. The limits of quantification are of the order of a few hundreds of ppm for all studied matrices, which validates the objective of impurities quantitation in the 500-5000 ppm range. Uncertainty is lower than 3% in the best cases. Finally, the calibration transfer between the four matrices was studied. A normalization of the nickel net signal measured in three matrices was presented

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

31

Barreda, Flory-Anne. "Étude expérimentale et modélisation des potentialités de la technique libs (ablation laser couplée à la spectroscopie) pour l’analyse directe des solides." Thesis, Lyon 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LYO10337/document.

Full text

Abstract:

L'utilisation de lasers est largement répandue dans le domaine de la microanalyse directe des solides. La matière vaporisée, en focalisant un faisceau laser de forte puissance sur la cible, peut être analysée soit par spectrométrie d'émission optique sur plasma induit (LIBS, acronyme anglais pour Laser Induced Breakdown Spectroscopy), soit par une source à plasma induit par haute fréquence couplée à la spectrométrie d'émission optique (ICP-AES) ou à la spectrométrie de masse (ICP-MS). Avec une résolution spatiale à l'échelle microscopique, les techniques d'ablation laser permettent ainsi d'accéder à la composition élémentaire locale de la surface d'un matériau. Néanmoins, les performances analytiques de ces techniques pourraient être améliorées par l'utilisation combinée des informations LIBS et ICP afin également de comprendre et maîtriser davantage l'interaction laser/matière. Dans ce but, ce travail a consisté à développer une technique de microanalyse par ablation laser couplée avec une détection en simultané par ICP et par LIBS afin d'étudier les potentialités analytiques de cet instrument pour cartographier la surface des matériaux. Les performances et les limitations de ce système ont été évaluées d'une part, en caractérisant les aérosols produits par ablation laser et d'autre part, en étudiant les signaux LIBS et ICP obtenus à partir d'un même prélèvement de matière. Le phénomène de fractionnement élémentaire rencontré sur des matrices critiques telles que le laiton a été mis en évidence en microablation malgré des caractéristiques de l'interaction laser/matière différente de la macroablation. Une méthode de correction, a posteriori, par l'efficacité d'extraction de la cellule d'ablation a été proposée afin de pallier ces effets limitatifs pour l'analyse quantitative. Une cellule d'ablation, optimisée à partir d'une étude de simulation numérique, a été développée afin de s'adapter aux applications de cartographies de surface. Les performances analytiques du système ont été évaluées en termes de stabilité (8-10%), de résolution spatiale (5 µm) et de limites de détection (de l'ordre de la ppm dans le solide avec un détecteur de masse). La complémentarité des mesures LIBS et ICP représente à la fois un outil de diagnostic de l'interaction laser/matière et un instrument d’analyse très complet grâce à la double détection qui permet de suivre simultanément des traces et des majeurs sur une large gamme d'éléments de la classification périodique
Laser ablation is widely spread for solid sample microanalysis. A tightly focused laser beam allows direct sampling of matter, the ablated mass can then be analysed either with LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) or with an inductively coupled plasma source combined with an optical emission spectrometer (ICP-AES) or a mass spectrometer (ICP-MS). With spatial resolution down to the micron scale, laser ablation techniques permit local elemental analysis of sample surface. Nevertheless, analytical performances of such techniques could be improved by combining LIBS and ICP information to understand and control laser/matter interaction. For this purpose, this work aimed to develop a microanalytical technique based on laser ablation coupled to simultaneous detection with LIBS and ICP to study analytical potentialities of such technique for elemental mapping of material surface. Performances and limitations of the system were studied on one hand, by characterizing laser-induced aerosols and on the other hand, by studying simultaneous LIBS and ICP signals. Elemental fractionation on critical matrices such as brass was evidenced in microablation despite a different laser/matter interaction compared with macroablation. A correction procedure a posteriori using the total extraction efficiency of the ablation cell was proposed to overcome this problem for quantitative analysis. An ablation cell, optimized from a numerical simulation study, was developed for mapping applications. Analytical performances were evaluated in terms of stability (8-10 %), spatial resolution (5 µm) and detection limits (in the ppm range with ICP-MS). The LIBS and ICP complementarity makes the double detection system a diagnostic tool for laser/matter interaction and an analytical instrument allowing simultaneous monitoring of traces and majors from a large element range of the periodic classification

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

32

Stankova, Alice. "Nouvelles méthodes de détermination des métaux dans les cendres volantes." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00839268.

Full text

Abstract:

Les déchets solides générés par notre société sont nombreux. Les cendres volantes sont des déchets solides produits lors de la combustion de déchets domestiques ou industriels dans des incinérateurs. Les cendres volantes sont également produites par la combustion du charbon dans les centrales à charbon. Les cendres volantes sont des résultats de ces combustions et représentent importante quantité de déchets produits chaque année par notre société. Les possibilités de recyclage de ces déchets sont nombreuses : dans la construction, l'industrie routière. Elles sont également stockées pour une utilisation ultérieure. Les origines différentes des charbons et déchets incinérés conduisent à une minéralogie et une composition élémentaire complexe. En tant que sous-produit le devenir des cendres volantes est important à déterminer, aussi la détermination de la composition élémentaire de ces cendres volantes est-elle indispensable.Les méthodes classiques de préparation des échantillons solides sont la minéralisation acide ou la fusion alcaline. Ces procédures prennent du temps et supposent l'utilisation de réactif, de plus la digestion complète n'est pas toujours assurée. Le risque de contamination par les réactifs employés est important au cours de ces méthodes classiques de préparation. Au cours de la dernière décennie, le développement d'analyse directe d'échantillons solides en utilisant des méthodes d'ablation laser a été important en raison de la nécessité de réduire le temps d'analyse et de réduire aussi la consommation de réactifs. Dans ce travail, deux méthodes basées sur l'ablation par laser seront étudiées pour l'analyse des cendres: Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) et Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (LA-ICP-MS). La spectrométrie LIBS sera étudiée pour la détermination quantitative des éléments majeurs dans les échantillons de cendres alors que le couplage ablation laser ICP / MS sera employé pour détermination des éléments traces. L'optimisation de la sensibilité et les stratégies d'étalonnage sont les principaux problèmes traités dans ce travail. La préparation des échantillons et l'optimisation ont été effectuées pour déterminer les éléments tels que Al, As, Ba, Ca, Cr, Cu, Fe, Mg, Mn, Pb, Sr, V et Zn par les deux méthodes.Les performances analytiques telles que les limites de détection, justesse ont été obtenus à la suite d'optimisations appropriées des liants et de la sélection de l'étalon interne approprié. En conclusion, l'analyse directe de solides en utilisant les techniques basées sur l'ablation laser développées dans ce travail conduisent à une justesse acceptable pour la détermination des éléments majeurs et traces dans les cendres volantes

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

33

Negre, Erwan. "Couplage ablation laser et imagerie spectrale rapide pour identification et analyses de plastiques : concept, développement et validation." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSE1036/document.

Full text

Abstract:

La spectroscopie de plasma induit par laser, ou LIBS (acronyme anglais de Laser Induced Breakdown Spectroscopy) est une technique d'analyse élémentaire basée sur l'émission d'un plasma issu de l'interaction laser-matière. Elle permet en principe une détection de l'ensemble des éléments du tableau périodique avec une sensibilité typiquement de l'ordre du ppm et ce sur tout type de matériaux : solides, liquides ou gazeux. Sa capacité à exploiter aussi bien le signal élémentaire que moléculaire en fait un candidat crédible à l'identification des matériaux organiques, par exemple dans le domaine du tri des déchets plastiques où les techniques d'analyses usuelles peinent à remplir toutes les contraintes liées à cette question. Cependant, le plasma induit par laser est un phénomène transitoire et correspondant à un milieu inhomogène parfois difficile à maitriser, notamment en comparaison avec un plasma à couplage inductif. En conséquence, la LIBS reste aujourd'hui marginale dans les applications où une information fiable et souvent quantitative est requise. Ce travail doctoral, fruit d'un partenariat entre le CRITT Matériaux Alsace et l'Institut Lumière Matière de Lyon dans le cadre 'un financement CIFRE, se propose d'étudier ces deux problématiques. Un nouvel instrument LIBS est tout d'abord présenté. Articulé autour de nombreux outils de contrôle pilotés par un logiciel dédié, il a permis de limiter considérablement les fluctuations du signal LIBS liées aux divers paramètres impliqués dans le processus d'ablation laser (énergie du laser, position de l'échantillon, position de la détection…). L'efficacité de cet instrument est montrée à travers une étude de quantification d'éléments en trace dans des matrices de verre
Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) is an analytical technique based on the emission of a plasma arising from the laser-matter interaction. All the elements of the periodic table can be detected with a detection limit close to the ppm, regardless of the nature of sample: solid, liquid or gas. LIBS can perform elemental as well as molecular analysis, which makes it a trustworthy technique for the identification of organic materials, especially with reference to plastic waste sorting where the established techniques experience some difficulties to fulfill all the requirements of this issue. Nevertheless, the laser-induced plasma is a transient and inhomogeneous process regularly hard to master in comparison with an inductively coupled plasma. As a consequence, LIBS technique still remains marginal for the applications demanding a reliable and frequently quantitative information. This doctoral research, which falls within the framework of a partnership between the CRITT Matériaux Alsace and the Institut Lumière Matière in Lyon, proposes to examine the two issues mentioned above. A new LIBS instrument is first given. It is organized around several monitoring tools driven by a dedicated software which allowed us to considerably reduce the fluctuations of the LIBS signal coming from the different factors involved in the process of laser ablation (laser energy, sample and detection positions, etc…). The efficiency of this new LIBS instrument is then illustrated through the example of the quantification of trace elements in glass matrices

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

34

Boueri, Myriam. "Laser-induced plasma on polymeric materials and applications for the discrimination and identification of plastics." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00733833.

Full text

Abstract:

Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) is an analytical technique that has the potential to detect all the elements present in the periodic table. The limit of detection can go below a few ppm and this regardless of the physical phase of the analyzed sample (solid, liquid or gas). Its simplicity of use, its rapidity to get results and its versatility provide this technique with attractive features. The technique is currently developed for applications in a large number of domains such as online control, spatial explorations and the environment. However the weakness of the LIBS technique, compared to other more conventional ones, is still its difficulty in providing reliable quantitative results, especially for inhomogeneous and complex matrix such as organic or biological materials. The work presented in this thesis includes a study of the properties of plasma induced from different organic materials. First, a study of the plasma induced on the surface of a Nylon sample at short time delays (~ns) was carried out using the time-resolved shadowgraph technique for different experimental parameters (laser energy, pulse duration, wavelength). Then, a complete diagnostics of the plasma was performed using the plasma emission spectroscopy. A detailed analysis of the emission spectra at different detection delays allowed us to determine the evolution of the temperatures of the different species in the plasma (atoms, ions and molecules). The homogeneity and the local thermodynamic equilibrium within the plasma was then experimentally checked and validated. We demonstrated that the optimisation of the signalto- noise ratio and a quantitative procedure, such as the calibration-free LIBS, can be put in place within a properly chosen detection window. In our experiments, such optimised detection configuration was further employed to record LIBS spectra from different families of polymer in order to identify and classify them. For this purpose, the chemometrics procedure of artificial neural networks (ANN) was used to process the recorded LIBS spectroscopic data. The promising results obtained in this thesis makes LIBS stand out as a potentially useful tool for real time identification of plastic materials. Finally, this work can also be considered as a base for the further studies of more complex materials such as biological tissues with LIBS.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

35

Hannachi, Riadh. "Etude expérimentale et propriétés radiatives d'un plasma thermique induit par impact laser à la surface de milieux aqueux eau-chlorure de calcium/chlorure de magnésium/chlorure de sodium." Toulouse 3, 2007. http://thesesups.ups-tlse.fr/89/.

Full text

Abstract:

Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre d'un projet de développement d'un procédé de détections de polluants dans l'eau au moyen d'un dispositif d'ablation laser. L'impact d'un faisceau laser sur un matériau permet de vaporiser le milieu et de générer un plasma. L'analyse spectroscopique du gaz ionisé permet de remonter à la composition élémentaire de l'échantillon. Cette méthode d'analyse, applicable à tous types de milieux (solides, liquides, gazeux, isolants ou conducteurs) est connue sous le nom de LIBS (Laser induced Breakdown Spectroscopy). Un laser Nd : Yag (? = 532 nm, durée d'une impulsion 4ns, énergie déposée 30 mJ, fréquence des tirs 5 Hz) a été utilisé pour générer un plasma à la surface de cibles liquides contenant une faible proportion de sels d'alcalins (5. 10-4 à 2 mol/litre de CaCl2, MgCl2 et NaCl). Ce travail a permis de tester la sensibilité du procédé et de définir les limites de détection des espèces Ca, Mg et Na jouant le rôle d'impuretés. Différentes techniques de diagnostic par spectroscopie optique en émission basées sur l'hypothèse de l'équilibre thermodynamique local (ETL) ont également été mises en œuvre pour caractériser le panache de plasma dans sa phase d'extinction (température et densités d'espèces). La seconde partie de ce travail de thèse a été consacrée au développement de codes de calcul de la composition chimique et des propriétés radiatives du plasma avec notamment la détermination des coefficients moyens d'absorption k? (m-1) par bandes de fréquence et du coefficient d'émission nette ?N (W. M-3. Sr-1) qui représente la puissance totale rayonnée par le plasma. Les différentes contributions ont été traitées séparément dans le calcul : raies d'émission atomiques auto-absorbées et non auto-absorbées, continuum atomique (attachement radiatif, recombinaison radiative et rayonnement de freinage électron - ion et électron - atome), continuum moléculaire (photoionisation, photoattachement et photodissociation) et bandes moléculaires. L'influence de la pression, de la dimension du panache de plasma, de la concentration en impuretés (sels d'alcalin) et du pourcentage d'air provenant du pompage du gaz environnant a été étudiée
This thesis is part of a project concerning the development of a process which enables the detection of pollutants in water using a laser ablation device. The impact of a laser beam on a material allows to vaporize it and to generate a plasma. The elementary composition of the sample is obtained by the spectroscopic analysis of the ionized gas. This method, applicable to any kind of materials (solid, liquid, gaseous, insulating or conductive) is known as LIBS (Laser induced Breakdown Spectroscopy). A Nd: Yag laser (lambda = 532 nm, pulse duration 4ns, deposited energy 30 mJ, frequency 5 Hz) is used to generate a plasma on the surface of liquid targets containing weak proportions of alkaline salts (5. 10-4 to 2 mol/liter of CaCl2, MgCl2 and NaCl). This work allowed to test the sensibility of the process and to define the detection limits of the species Ca, Mg and Na acting as impurities. Various optical emission spectroscopy diagnosis techniques based upon the assumption of local thermodynamic equilibrium (LTE) are used to characterize the plasma plume in its extinction phase (temperature and species densities). The second part of this thesis is dedicated to the development of calculation codes enabling the determination of the chemical equilibrium composition and radiative properties: the mean absorption coefficients k\lambda (m-1) by frequency bands and the net emission coefficient epsilon\N (W. M-3. Sr-1). .

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

36

Devismes, Damien. "Développement d'un système analytique pour la datation in situ des roches martiennes par la méthode K-Ar." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00954414.

Full text

Abstract:

Sur Mars, la datation par comptage de densité de cratères est actuellement la seule méthode utilisée pour dater les surfaces planétaires. Cependant, sur Mars, elle n'a pas encore été corrigé et complété par des datations absolues. Ce travail consiste à développer un prototype démontrant le potentiel d'une nouvelle approche expérimentale basée sur la méthode K-Ar pour dater les roches martiennes in situ. L'objectif à terme est de proposer une solution instrumentale de datation absolue pour un futur rover d'exploration.Un laser Nd :YAG quadruplé pour tirer à 266 nm ablate un échantillon basaltique mis sous vide secondaire. L'observation du plasma par " Laser Induced Breakdown Spectroscopy " apporte des informations sur la concentration en K et sur la nature chimique et minéralogique de la cible. Puisque l'ablation est faite par un laser UV et sous vide secondaire, l'ablation est reproductible par minéralogie. La reconnaissance stoechiométrique permet donc d'estimer la masse vaporisée. Après purification des gaz libérés, un spectromètre de masse quadripolaire détermine la quantité d'argon.L'ensemble de ces mesures pourvoit un âge avec une incertitude théorique de 13% dans les meilleures conditions.Les calibrations du dispositif expérimental ont apporté de nombreuses informations sur des effets sur les spectres LIBS provoqués par l'ablation sous vide secondaire. L'augmentation de la pression e tla variation de géométrie du cratère d'ablation ont des effets opposés sur les pics des éléments.Nous avons aussi démontré que l'instrument était capable de mesurer l'âge de la mésostase de roche basaltique et qu'il offre des perspectives intéressantes sur certaines phases minérales comme la biotite.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

37

Lam, Julien. "Pulsed Laser Ablation in Liquid : towards the comprehension of the growth processes." Thesis, Lyon 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LYO10137/document.

Full text

Abstract:

Lorsqu'une impulsion laser est focalisée sur une cible solide immergée dans un liquide, de la matière est vaporisée. La nucléation et la croissance ont lieu dans le liquide et des nanoparticules sont ainsi synthétisées. La méthode est très polyvalente puisqu'une grande variété de matériaux peut être générée. De plus, les nanoparticules sont directement stabilisées dans le solvant. L'ajout d'agent complexant n'est pas nécessaire mais peut tout de même permettre de mieux contrôler la taille des nanoparticules. Cependant, de nombreux processus sont mis en jeu durant la synthèse et l'objectif de ce travail doctoral est de développer la compréhension de ces éléments. Dans la mesure où l'ablation laser déploie une multitude d'´échelle de temps, il a fallu employer différentes méthodes pour élucider ces mécanismes. Pour commencer, je définirai un état de l'art de l'utilisation de l'ablation laser en milieu liquide et nos résultats concernant la synthèse d'aluminium oxyde dopé chrome. Par la suite, je présenterai la spectroscopie des plasmas et les questions sous-jacentes à la notion d'´équilibre dans un plasma moléculaire. Ensuite, je décrirai notre approche atomistique de la nucléation basée sur les techniques de chimie quantique. Enfin, je montrerai l'apport de l'utilisation des méthodes d'ombrographie pour mieux comprendre la thermodynamique du système au temps plus long. Notre étude démontre que la bulle formée suite à l'ablation laser est constituée essentiellement de molécule du solvant dont la quantité n'évolue quasiment pas au cours du temps de vie de la bulle
When a pulsed-laser is focused into a solid target immersed in water, the material is evaporated. Nucleation and growth occur in the liquid and nanoparticles are synthesized. The method can be considered as versatile because one can try to synthesize any kinds of materials. Also, the nanoparticles are directly stabilized by the solvant so there is no need of complexing agents. The nanoparticles are described as ligand-free. However, various processes can occur during the synthesis and the aim of my work is to understand these different components. Since the laser ablation in liquid displays a wide range of timescales, we used numerous methods to address this problem. First, I will present the use of plasma spectroscopy and the questions it raises towards local thermodynamic equilibrium. Then, I will describe our microscopic approach of nucleation based on quantum chemistry techniques. Finally, I will illustrate the advantages of shadowgraphic measurements to reach an hydrodynamic understanding of the system

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

38

Roux, Clément. "Etude et développement d'un système LIBS portable hautes performances de nouvelle génération et d'une source de marquage UV à faible durée d'impulsion." Thesis, Dijon, 2016. http://www.theses.fr/2016DIJOS047.

Full text

Abstract:

Le travail de thèse décrit plusieurs sources lasers originales spécifiquement développées pour deux applications particulières que sont la spectroscopie LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) et le marquage de câbles par laser. Les travaux sur la LIBS ont eu pour principaux objectifs de proposer de nouvelles solutions pour rapprocher les performances de la LIBS portable de celles de la LIBS de laboratoire et d’évaluer leur potentiel sur des applications géologiques. De nouvelles solutions de spectromètres (technologie SWIFTS) et de lasers compacts ont ainsi été évaluées et ont conduit par exemple à la réalisation d’un nouveau pistolet d’analyse LIBS portable. Les deux sources laser disposent de performances spécifiques : une première source compacte de très bonne qualité de faisceau émettant à 532 nm permettant d'obtenir une forte résolution spatiale adaptée à de la cartographie chimique de surface et une deuxième source infrarouge d'encombrement minimum et de qualité de faisceau plus faible mais d'une grande robustesse. La source laser développée pour le marquage par balayage est donc un laser Nd:YVO4 impulsionnel, quelques watts moyens, émettant dans l’ultraviolet à 355 nm. L’architecture originale utilisée, le « Cavity-Dumped », permet d’obtenir une durée d’impulsion constante (2 ns) quelle que soit la fréquence de répétition et donc une puissance crête élevée même à cadence importante. La très bonne qualité de faisceau observée a aussi permis d’obtenir un spot laser de très faible diamètre compatible avec un marquage précis et bien contrasté
This work describes three original laser sources developed specifically for Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) and wire marking. The main goal of the work on the LIBS was to propose new solutions to make portable LIBS as efficient as laboratory LIBS and to evaluate their potential in geological applications. New spectrometers (based on SWIFTS technology) and compact lasers were evaluated and they led to the realization of a portable LIBS gun. The two types of analyze possible which are in situ analysis and chemical cartography of the sample surface led to design two specific lasers: a first compact source emitting at 532 nm with a high beam quality allowing a high spatial resolution and a second one with a lower beam quality but much more robust. The laser developed for marking is a Q-switched Nd:YVO4 emitting in the UV at 355 nm. The original architecture used, the “Cavity-Dumped”, make the pulse duration constant (2 ns) with any repetition rate so that the peak power is high even if the repetition rate is important. The very good beam quality observed makes the laser spot very small so that the marking is very precise and contrasted

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

39

Wang, Xiaochun. "Chemical Fractionation in Molybdenum-rich Borosilicate Glass-ceramic and Behavior of Powellite Single Crystal under Irradiation." Thesis, Lyon 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LYO10183/document.

Full text

Abstract:

Ce travail porte sur le fractionnement des produits de fission et les actinides mineurs (simulées par des terres rares) dans une vitrocéramique borosilicate riche en molybdène contenant des cristallites de powellite (CaMoO4) étudié par techniques d'analyse élémentaire (LIBS, LA-ICP-MS, et l'EMPA). Il a été montré que des terres rares et Sr (émetteur bêta) sont incorporés préférentiellement dans la phase powellite, tandis que Al, Fe, Zr, Zn et Cs (sources bêta-decay) restent dans le verre. Le comportement de monocristaux orientés de powellite dopé en terres rares (simulants des actinides mineurs) sous irradiations est décrit et commenté afin de comprendre son comportement à long terme dans des conditions de stockage, en utilisant l'interférométrie optique, la spectroscopie Raman, TEM, et la spectroscopie de photoluminescence. On observe que l'irradiation induit un gonflement dans powellite augmentant avec la dose d'irradiation (de 0,012 à 1,2 dpa). La saturation est atteinte à 1,2 dpa. Une contrainte anisotrope associée à un changement du volume de la maille dans le monocristal de powellite a été mis en évidence et analysée par suivi de la position des raies v1 (Ag) et v3 (Eg) des modes Raman. Le désordre induit dans la structure de powellite irradiée est signé par l'augmentation de la largeur des raies Raman. La caractérisation fine par TEM indique que les dommages structuraux induits dans la powellite irradiée suivent l'évolution suivante de la structure cristalline : défauts ponctuels, dislocations, mosaïcité. Il a été confirmé à la fois par Raman et par TEM que la structure powellite résiste fortement à l'irradiation et n'atteint jamais l'état d'amorphisation dans la gamme dpa étudiée (0,012 à 5,0)
The fractionation of fission products and minor actinides (simulated by rare-earth elements) is studied in a Morich borosilicate glass-ceramic containing powellite (CaMoO4) crystallites, using elemental analysis techniques (LIBS, LA-ICPMS, and EMPA). For Mo-rich borosilicate glass-ceramic containing powellite crystallites, it was suggested that rare earth elements and Sr (beta-decay source) are prone to incorporate into the powellite phase, while Al, Fe, Zr et Cs (beta-decay source) and Zn remain in the glass matrix. The behavior of rare-earth (surrogates of radioactive minor actinides) doped powellite single crystal under irradiations figure out its longterm behavior in storage conditions, using optical interferometry, Raman spectroscopy, TEM, and luminescent spectroscopy. It is observed that the irradiation-induced swelling in powellite first increased with irradiation dose (0.012 to 1.2 dpa), then reached saturation after 1.2 dpa Anisotropic stress and lattice volume change induced by irradiation in powellite single crystal were found and analyzed by determining the peak position of V1 (Ag) et V3 (Eg) Raman modes. Structure disorder of irradiated powellite in medium-range order was represented by the Raman linewidth broadening. According to the TEM characterization, the structural damages of irradiated powellite followed an evolution of crystalline structure, point defects, dislocations, mosaicity. It was confirmed by both Raman and TEM that powellite resisted strongly and never reached amorphization within the studied dpa range (0.012 to 5.0)

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

40

Cattani, Fanny. "Définition d’une collection de minéraux de référence afin de développer et de calibrer une méthode de datation in-situ adaptée à la surface de Mars." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLS002/document.

Full text

Abstract:

La détermination d’âges absolus est nécessaire pour calibrer la chronologie relative martienne basée sur la densité de cratères d’impact. Dans ce but, nous avons développé au laboratoire GEOPS un prototype pour la datation in-situ des surfaces planétaires par la méthode K-Ar. Cette installation, financée dans le cadre d’un programme de recherche CNES-CNRS, est basée sur l’ablation laser permettant la vaporisation d’un volume reproductible de roche. La composition chimique de la matière ablatée, et en particulier la teneur en potassium (K), est estimée par Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) et la quantité d’argon (Ar) libérée est mesurée par spectrométrie de masse quadripolaire (QMS). La détermination de l’âge K-Ar requiert en outre la quantification précise de la masse d’échantillon ablatée. Après une phase importante de développement instrumental visant à améliorer la précision et la sensibilité de la technique, nos efforts ont porté sur la calibration du dispositif. Pour ce faire, une collection d’échantillons de référence (micas, feldspaths, amphibolite, basaltes) a été réalisée et analysée (chimie totale et mesures d’âges par les techniques K-Ar et ⁴⁰Ar/³⁹Ar classiques). Ces échantillons présentent des teneurs en K de 0,15 à 11% et des teneurs de 1 à 100x10¹⁴ atomes d’⁴⁰Ar* par gramme, équivalent à des basaltes martiens âgés de 700 Ma à 3 Ga pour 0,4%K. Les résultats obtenus ont permis de définir une corrélation entre le temps d'ablation et la masse ablatée selon le type de phase minérale ciblée. Afin de valider cette corrélation, des mesures ont été menées « en aveugle » sur plusieurs échantillons, en particulier un basalte microlitique (Trapps de Viluy) similaire aux basaltes composant la surface de Mars. L’âge K-Ar in-situ de 401 ± 41 Ma obtenu par notre approche est consistant avec l’âge de 381 ± 5 Ma mesuré indépendamment sur populations de minéraux. Plus généralement, cette étude a permis d’obtenir des âges K-Ar mesurés par notre méthode de datation in-situ avec une incertitude inférieure à 15%, y compris sur des roches peu potassiques et relativement jeunes comparées aux roches martiennes
Absolute age determination is necessary to check and calibrate the relative Martian chronology presently available from meteoritic crater counting. For this purpose, we have developed an in-situ K-Ar dating prototype for planetary surfaces at GEOPS laboratory. This instrument, supported by a CNES-CNRS research program, is a laser ablation-based system built to vaporize a reproducible volume of rock or mineral. It quantifies potassium content (K) by laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) and argon (Ar) by quadrupole mass spectrometry (QMS). The K-Ar age determination also requires accurate quantification of the ablated sample mass. Following an important period of experimental set-up development to improve precision, accuracy and sensitivity of the technique, our efforts focused on the calibration of the different parts of this instrument. To that purpose, a collection of reference samples (micas, feldspars, amphibolite, basalts) was done and analyzed (total chemistry and age measurements by K-Ar and ⁴⁰Ar/³⁹Ar conventional techniques). These samples show a K content between 0,15 and 11% and an Ar content between 1 and 100x10¹⁴ ⁴⁰Ar* atoms per gram, corresponding to Martian basalt from 700 Ma to 3 Ga for 0.4% K. The results obtained evidence a correlation between the ablation time and the ablated mass depending on the mineral phase analyzed. In order to check this correlation, measurements were conducted on several samples, in particular a microlitic basalt (Viluy basalt) similar to Martian basalts. The K-Ar in-situ age of 401 ± 41 Ma obtained by our approach is consistent with the age of 381 ± 5 Ma measured indepedently on mineral populations. More generally, this study allows to obtain K-Ar ages measured by our in-situ dating method with uncertainties lower than 15%, on relatively low-K and young samples compared to Martian rocks

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

41

Patatut, Loïc. "Développement d'un dispositif de LIBS pour l'analyse quantitative en ligne des procédés de purification du silicium fondu." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAI100/document.

Full text

Abstract:

L’objectif de ce travail de thèse a été de développer et de valider une méthode d’analyse quantitative du silicium liquide par la technique LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy). Pour cela, le dispositif utilisé consiste en une mesure intrusive sur la surface de bulles gazeuses, générées au cœur du métal fondu par soufflage d’un gaz inerte au travers d’un tube. Dans un premier temps, les conditions d’acquisition du signal ont été optimisées pour permettre la répétabilité et la reproductibilité du signal LIBS en dépit des fluctuations paramétriques induites par le bullage. Dans un second temps, les paramètres expérimentaux affectant les propriétés physiques des plasmas produits ont été évalués pour maximiser la sensibilité de la mesure et réduire les limites de détection. Les deux paramètres clefs qui ont été identifiés sont la densité de puissance apportées par l’impulsion laser et la nature du gaz de bullage : l’intensité du signal et donc le nombre d’émetteurs dans les plasmas sont favorisés par les hautes énergies laser et par une atmosphère d’argon plutôt que d’hélium. Le diagnostic spectroscopique des plasmas générés en fonction de ces paramètres a permis de montrer qu’ils n’ont pas d’effet significatif sur la température des électrons, des ions et des espèces neutres. L’augmentation de masse ablatée par le laser et la modification des conditions de relaxation du plasma par le milieu ambiant sont les mécanismes majoritaires à considérer. Finalement un modèle d’analyse quantitatif a été construit dans les conditions optimisées pour les impuretés B, Al, Fe, Cu et Ti du silicium. Il permet d’atteindre des limites de détection qui vont de quelques ppmw pour les éléments B, Fe et Al jusqu’à moins de 0,5 ppmw pour le Cu et le Ti. Les concentrations prédites par LIBS présentent un très bon accord avec celles déterminées par une méthode ex-situ conventionnelle, l’ICP-OES, avec des écarts relatifs inférieurs en moyenne à 10 %. Ceci démontre l’intérêt de la technique LIBS pour contrôler in-situ et en temps réel un procédé d’élaboration du silicium photovoltaïque
The aim of this PhD research work was to develop and to validate a quantitative method to measure the composition of molten silicon by Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS). The device used consists in an intrusive measurement on the surface of gas bubbles which are produced by blowing an inert gas through a pipe inserted into the melt. First, the signal acquisition conditions were optimized to ensure LIBS signal repeatability and reproducibility to overcome experimental fluctuations due to the bubbling. Second, the experimental parameters affecting plasma physics were evaluated to maximize the measurement sensitivity and to lower the limits of detection. The two key parameters identified are the laser power density and the ambient gas: the signal intensity and then the number of emitters inside the plasma are promoted by higher laser energy and an Ar atmosphere rather than a He one. The plasma spectroscopic diagnosis as a function of these parameters showed that they don’t have significant effect on the temperature of electrons, ions and neutral species. The only mechanisms to be considered are then the increase of the mass ablated by the laser and the modification of the plasma relaxation conditions by the ambient atmosphere. Third, calibration curves were established for B, Al, Fe, Cu and Ti impurities under the optimized conditions. Limits of detections from few ppmw for B, Fe and Al to less than 0,5 ppmw for Ti and Cu have been achieved. The predicted concentrations by LIBS are in very good agreement with the ones measured by the conventional ex-situ method, ICP-OES. The mean relative discrepancy is lower than 10 %. These results demonstrate the LIBS benefits for in-situ and in-line monitoring of photovoltaic silicon production processes

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

42

Guyon, Laurent. "Spectroscopies femtosecondes de molécules biologiques : vers une détection optique des bactéries." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00195925.

Full text

Abstract:

Dans le cadre général de la détection optique de bactéries, nous mettons en œuvre deux méthodes originales pour distinguer des molécules dont les propriétés optiques sont similaires : la LIBS femtoseconde pour les bactéries, et le contrôle cohérent pour les flavines.

La distinction des flavines par contrôle cohérent consiste à façonner une impulsion excitatrice à 400 nm, et à contrôler l'état excité des molécules en phase liquide par une deuxième impulsion infrarouge qui en diminue la fluorescence. Nous mettons en évidence le rôle du solvant dans ce processus bi-impulsionnel de déplétion, pour le tryptophane. Les études spectroscopiques en phase liquide, qui utilisent des impulsions intenses, engendrent des effets non-linéaires parfois inattendus, qu'il est important de connaître : c'est pourquoi nous étudions la filamentation dans un milieu liquide absorbant.

La photofragmentation des chromophores biologiques ionisés, flavines et tryptophanes, est examinée en phase gazeuse à l'aide d'un dispositif « pompe-pompe » similaire à celui de la déplétion. Nous montrons, avec la flavine mononucléotide, que la seconde impulsion diminue certaines voies de fragmentation au profit des autres. Enfin, nous révélons les potentialités de la LIBS femtoseconde pour l'analyse foliaire et la discrimination de bactéries.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

43

Payré, Valérie. "Contribution de l’instrument ChemCam à la compréhension de la croûte primitive martienne et des mécanismes d’altération de la surface de Mars : quantification LIBS des éléments traces Li, Rb, Sr, Ba et Cu." Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0264/document.

Full text

Abstract:

Jusqu’à peu, Mars était vue comme une planète à substrat crustal homogène, dominé par des basaltes à olivine. Les missions in situ ont contribué à bouleverser cette vision si simpliste. Le rover Curiosity qui sillonne le cratère d’impact de Gale formé à l’Hespérien (3.5-3.8 Ga) creusé dans des roches noachiennes (> 3.8 Ga), a ainsi découvert, grâce aux analyses LIBS (‘laser induced breakdown spectroscopy’) de l’instrument ChemCam, des roches ignées alcalines felsiques noachiennes, révélant un magmatisme primitif évolué (Sautter et al., 2016) : ce résultat est en accord avec l’identification récente de clastes ignés felsiques d’âge Noachien observés dans la brèche martienne NWA 7533 et ses paires. Une croûte primitive martienne évoluée de type ‘continentale’ aurait-elle existé ? C’est ce que suggère ce travail de par l’observation orbitale GRS de plusieurs terrains noachiens felsiques enrichis en K et Th et abondants en feldspaths. Par ailleurs, du fait de l’identification de feldspaths peu calciques dans les roches et clastes de Gale et de la brèche, il est envisagé ici que la croûte primitive martienne ait pu se former selon un modèle différent de l’océan de magma défini sur la Lune. De plus, la quantification de Li, Rb, Sr et Ba dans l’ensemble des matériaux ignés de Gale analysés par la LIBS ainsi que leurs concentrations dans les clastes ignés de la brèche, suggèrent l’existence de plusieurs réservoirs magmatiques primitifs. En parallèle, la quantification du Cu à partir des données LIBS effectuée dans cette étude, met en évidence des abondances anormalement élevées dans des roches potassiques de la région de Kimberley. Majoritairement associées à des silicates détritiques ignés, ces phases de cuivre proviendraient d’une source magmatique primitive siliceuse localisée dans le flanc Nord de Gale. Au Noachien, la circulation hydrothermale dans un magma évolué aurait formé un gisement métallifère de cuivre aux alentours du cratère. Finalement, la Terre et Mars sont géologiquement plus proches que jamais
Until recently, Mars was considered as a planet with a homogeneous crust dominated by olivine-rich basalts. This simplistic vision has been largely disrupted especially with results of recent in situ missions. In this way, the Curiosity rover that travels in Gale crater, which formed by impact during the Hesperian period (3.5-3.8 Gyr) within igneous basement rocks dated at 4.2 Gyr, discovered Noachian alkaline igneous rocks (> 3.8 Gyr) using the ChemCam LIBS instrument (‘laser induced breakdown spectroscopy’): this observation along with the recent identification of Noachian igneous felsic clasts within the breccia meteorite NWA 7533 and subsequent paired stones, revealed an evolved primitive magmatic system (Sautter et al., 2016). Would an evolved ‘continental’ primitive crust have ever existed on Mars? This is favored in this work by orbital GRS observations showing several Si-K-Th-rich Noachian terrains displaying abundant feldspars. Besides, the identification of low-Ca feldspars within the clasts of the breccia and Gale rocks, suggests that the primitive martian crust may have formed according to a model that differs from the lunar magma ocean. In addition, the LIBS quantification of Li, Rb, Sr and Ba presented in this work in igneous rocks, along with the distribution of alkali trace elements within the igneous clasts of the breccia, suggests the potential occurrence of several magmatic reservoirs. Concurrently, in the Kimberley formation, copper quantification using LIBS data, reveals anomalously elevated abundances within potassic rocks: these Cu-phases mainly associated with detrital igneous silicates, would come from a primitive felsic igneous source located in the northern rim. During the Noachian period, the hydrothermal circulation within an evolved magmatic chamber favored the formation of a Cu-bearing deposit in Gale vicinity. After all, the Earth and Mars are geologically closer than ever

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

44

Gravel, Jean-François. "Analyse chimique par ablation laser et caractérisation du plasma induit par laser par shadowgraphy." Thesis, Université Laval, 2009. http://www.theses.ulaval.ca/2009/26173/26173.pdf.

Full text

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

45

Detalle, Vincent. "Analyse de l'homogénéité du combustible nucléaire MOX par Spectrométrie d'Emission optique sur Plasma Induit par Laser (SEPIL)." Lyon 1, 1999. http://www.theses.fr/1999LYO10267.

Full text

Abstract:

Le plutonium de retraitement entre dans la composition du combustible mox (melange d'oxyde, compose de poudre de puo 2 et d'uo 2), qui est aujourd'hui utilise dans un certain nombre de reacteurs nucleaires a eau pressurisee. Le procede de fabrication de ce combustible (procede mimas) se compose de plusieurs etapes dont certaines necessitent un controle analytique rigoureux. Il est notamment necessaire de verifier l'homogeneite de la distribution spatiale en uranium et plutonium des pastilles crues et frittees pour s'assurer qu'il n'existe pas de zones trop riches en plutonium. De tels enrichissement sont en effet susceptibles d'entrainer la fragilisation des pastilles lors de leur irradiation dans le reacteur et pose des problemes de dissolution lors du retraitement du combustible use. Un tel controle d'homogeneite necessite une technique de mesure presentant des performances analytiques adaptees et dont la mise en uvre est compatible avec les exigences d'un controle de procede industriel. L'etude avait pour but d'evaluer le potentiel de la spectrometrie d'emission optique sur plasma induit par laser, pour cette application. La premiere phase des travaux a permis d'acquerir les donnees de bases necessaires a l'optimisation des parametres experimentaux. Elle a abouti a demontrer la faisabilite de l'ablation de pastilles frittees par un faisceau laser uv focalise sur 7 m. Dans une seconde phase, les performances analytiques ont ete evaluees en comparant des cartographies realisees sur pastilles (uo2-ceo2) simulant le combustible mox, a celle obtenue avec une technique de reference en matiere de microanalyse ; la microsonde electronique. Les resultats obtenus avec un premier prototype experimental montrent une reproductibilite de la technique situee autour de 5% au tir a tir avec une resolution laterale de 7m. La validation analytique de la technique etant acquise, un nouveau montage a ete realise afin d'ameliorer la resolution laterale. Le developpement instrumental a porte d'une part sur le dispositif optique de focalisation du faisceau laser et d'autre part sur le dispositif de deplacement d'echantillon et sur le mode de collection du rayonnement du plasma induit par laser. Les resultats obtenus avec le dispositif mis au point montrent qu'il est possible de realiser des crateres de 3 m de maniere controlee, avec une irradiance laser permettant de produire un plasma exploitable analytiquement. Des cartographies ont ete realisees d'une part sur un alliage al-cu, et d'autre part sur mox simule, pour evaluer le potentiel analytique du montage a ce niveau de resolution. L'etude conclut a la possibilite de realisation de cartographies elementaires par spectrometrie d'emission optique sur plasma produit par laser a pression atmospherique avec une resolution laterale de 3 m et une cadence d'acquisition de 20 hz, environ 400 fois plus rapide que celle des techniques de microanalyse existantes. Ces performances, associees a la facilite de nuclearisation qui caracterise les techniques de spectrometrie optique, demontrent que la methode developpee est bien adaptee au controle de fabrication du combustible mox.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

46

Morel, Stéphane. "Analyse des surfaces contaminées par spectroscopie de plasma induit par laser : application à la détection et à l'identification chimique et biologique." Paris 6, 2002. http://www.theses.fr/2002PA066265.

Full text

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

47

DUDRAGNE, LAURENS. "Procede d'identification et d'analyse de polluants en milieu gazeux et sur cible, par spectroscopie de plasma induit par laser." Paris 6, 1998. http://www.theses.fr/1998PA066105.

Full text

Abstract:

L'objectif de notre etude est la detection de toxiques chimiques, en phase gazeuse et sur cible solide, a travers l'identification et la quantification des elements fluor, chlore, soufre, phosphore et carbone, par spectroscopie de plasma induit par laser (trelibs). En phase gazeuse, nous montrons que les raies atomiques qui offrent les meilleures sensibilites s'etendent sur deux plages spectrales distinctes, de 240 a 260 nm (c, p) et de 680 a 930 nm (f, cl et s). L'optimisation des parametres de formation du plasma et d'acquisition de spectre, dans le but d'obtenir des rapports signal sur bruit maximaux, a conduit a definir un protocole commun d'analyse, ou seul le delai tir/acquisition varie d'un element a l'autre. Actuellement, les limites de detection sont comprises entre 2 et 100 ppm (g/g) pour les elements fluor, chlore, carbone, et superieure a 1000 ppm pour le soufre. En plus des possibilites d'analyse elementaire, nous montrons que la trelibs permet d'evaluer les rapports stchiometriques entre atomes dans une molecule, donc de proposer une formule moleculaire partielle du polluant mis en jeu. Les resultats d'analyse de gaz ont conduit a l'etude des possibilites de la methode en analyse de cible. Nous avons etudie les parametres de generation du plasma et d'acquisition de spectre dans le but de trouver les points de fonctionnement de l'appareillage. Les resultats obtenus sur des cibles polymeres contenant du fluor et du chlore montrent des formes et des dimensions de plasmas differentes d'un materiau a l'autre. Neanmoins, quel que soit l'element, les conditions de detection optimales sont obtenues pour une observation du plasma proche de la surface de la cible, l'utilisation d'une focale de lentille importante et une energie de pulse laser d'environ 100 mj. L'approche quantitative montre que la methode d'analyse est rapide, reproductible et quasi non destructive. Elle permet d'envisager des applications industrielles : controle qualite, analyse de dechets,

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

48

Travaillé, Grégoire. "Spectroscopie LIBS sans calibration : évaluation critique et application à l’analyse de sols pollués." Thesis, Bordeaux 1, 2010. http://www.theses.fr/2010BOR14143/document.

Full text

Abstract:

Aujourd’hui encore, malgré l’utilisation de techniques spectrochimiques de référence, l’aspect quantitatif de la spectroscopie sur plasma induit par laser (LIBS) reste largement en friche du fait d’effets de matrice incapacitants. La LIBS sans étalonnage (CF-LIBS) est une des façons considérées par la communauté scientifique afin de relever ce défi. Malgré ses postulats d’idéalité du plasma (ETL, homogénéité et stationnarité du plasma), à l’heure actuelle peu d’études extensives ont été développées afin de réaliser une évaluation critique de la méthode. A l’aide d’outils théoriques (modèle collisionnel-radiatif développé pour l’Aluminium, Argon et Cadmium) et expérimentaux (expérience de Diffusion Thomson) tirant leur origine de la physique des plasmas, ainsi que de cas pratiques d’analyses, nous tenterons d’établir le cahier des charges le plus favorable à l’analyse quantitative par CF-LIBS. L’application de cette méthode à l’analyse d’échantillons complexes (minéraux et sols pollués) sera discutée à l’aune de nos résultats et des connaissances actuellement disponibles en la matière
Despite the existence of many benchmarked spectrochemical analysis techniques in the field of Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS), the quantitative analysis holds of the laser induced plasma still holds a huge number of analytical drawbacks, the occurrence of matrix effects not being the slightest among those ones.Calibration-Free LIBS was historically developped to address specifically those aspects, and has already reached a high level of maturation for the analysis of simple metallic or soil samples. Unfortynately, in spite of the strong assumptions that need to be necesserily considered in the CF-LIBS algorithm (such as Local Thermodynamic Equilibrium, and the homogeneity and stationnarity of the plasma), only a few number of contributions have been devoted to the critical assessment of the latter postulates to date. Thanks to the help of several case tests and theoretical (collisionnal-radiative model depicting aluminum, argon and cadmium plasmas) and experimental concepts originating from the field of plasma physics (Thomson-Scattering experiments intended to validate our results), we will focus our study on the research and development of novel experimental criteria that would allow an experimentalist to set up and analyze a CF-LIBS experiment in the least unfavourable theoretical and experimental conditions.We will eventually apply our new considerations on the prediction of the CF-LIBS analysis efficiency, coming to the specific field of interest of analysis of geophysical samples (such as soils polluted by heavy metals). A special interest will be paid on the latest developments appearing nowadays in the field of LIBS, and devote a part of our debate on the expectancies that will have to be fulfilled in order to highen the analysis potential of LIBS

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

49

Amodeo, Tanguy. "Caractérisation de l'interaction d' aérosols avec un plasma induit par laser : application à la métrologie de nanoparticules manufacturées." Amiens, 2008. http://www.theses.fr/2008AMIE0121.

Full text

Abstract:

Depuis plusieurs années, les industries concernées par la production et l’utilisation de nanoparticules manufacturées sont en plein essor. De telles activités peuvent présenter des risques, accidentels ou chroniques, liés notamment à l’exposition des personnels aux nanoparticules. Dans ce contexte, il devient nécessaire de disposer de moyens de mesure adaptés à ces polluants émergents. Ainsi, l’utilisation d’une technique de mesure basée sur la spectroscopie de plasma induit par laser a été proposée. En effet, la technique LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy) permet de réaliser des mesures en temps réel, in situ et sans étape de prélèvement. Ce travail de thèse avait pour objectif de caractériser l’interaction des particules avec un plasma induit par laser puis, d’évaluer la pertinence de cette approche pour la détection de nanoparticules manufacturées. Des expériences de spectroscopie d’émission ont permis d’étudier l’influence de nombreux paramètres sur le signal LIBS (eg la taille, la concentration et la nature chimique des particules, le gaz environnant, l’énergie et la longueur d’onde du laser). Couplées à des études d’imagerie spectrale, ces expériences ont permis de mieux comprendre les processus physiques ayant lieu au sein du plasma comme la vaporisation et la répartition de la matière. Ainsi, l’indépendance de la réponse analytique en fonction de la taille des particules, dans une gamme de taille s’échelonnant de 40 nm à 1 μm, a été démontrée. Ces études ont également mis en avant les mécanismes physiques jouant un rôle dans la cinétique du rayonnement d’émission atomique. Elles ont montré également que l’augmentation de la concentration de nanoparticules influence certains paramètres physiques du plasma tels que sa forme, sa température et sa densité électronique. Enfin, les limites de détection de la méthode ont été évaluées et comparées aux valeurs réglementaires d’exposition des travailleurs. Par ailleurs, en se basant sur ces études, des expériences LIBS ont été menées au sein d’un procédé de fabrication préindustriel de nanopoudres de Carbure de Silice. Les résultats ont montré que la technique LIBS est capable de mesurer in situ et en temps réel l’évolution des rapports atomiques (Si/C) produits. Ainsi, ce travail a permis de confirmer la pertinence de l’utilisation de la technique LIBS pour la sécurisation des procédés de production de nanoparticules ; d’une part comme moyen de détection de leur présence en ambiance de travail et, d’autre part, comme outil de surveillance de la composition atomique des nanomatériaux produits
Over the last years, industries producing and using manufactured nanoparticles have extended. Such activities can generate potential accidental and toxicological risks, mainly related to nanoparticle worker exposure. In this context, it becomes necessary to design tools enabling detection of these emergent pollutants. Thus, a technique based on Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) has been proposed. Indeed, the LIBS technique allows to make real time and in situ measurements without any sample step. The main objective of this work was to study laser-induced plasma particle interaction and to assess the relevance of LIBS method for nanoparticle on-line detection. To begin with, emission spectroscopy experiments have been realised in order to evaluate effects of several parameters on LIBS signal (eg: size, concentration and chemical composition of particles, ambient gas, laser energy and wavelength). Based on time-resolved spectral imagery recordings, these experiments allowed a better understanding of the physical processes inherent to particle-plasma interaction such as vaporisation or matter distribution. Thus, for particle sizes ranging from 40 nm to 1 µm, results showed that LIBS signal is not influenced by potential size effects. These studies also permitted to discuss the mechanisms involved in the temporal evolution of atomic emission coming from vaporised matter. Particularly, the plasma shape, temperature and electronic densities have proved to be sensitive to particle concentration. Finally, based on worker exposure regulation, limits of detection have been assessed and discussed. Moreover, based on these studies, LIBS experiments have been performed within a Silicon Carbide nanoparticle pre-industrial process. Results showed that LIBS technique is able to make on line and real time monitoring of atomic ratio (Si/C) during production process. Thus, this work brings some arguments supporting the relevance of LIBS-based technique applied to nanoparticle production process safety both for ambient workplace surveillance and for produced nanoparticle control

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

50

Doucet, François. "Évaluation de la spectroscopie à plasma induit par laser pour l'analyse directe d'alliage d'aluminium solide par l'utilisation de modèles multivariables /." [Montréal] : Université de Montréal, 2003. http://wwwlib.umi.com/cr/umontreal/fullcit?pNQ92739.

Full text

Abstract:

Thèse (Ph.D.) -- Université de Montréal, 2004.
"Thèse présentée à la Faculté des études supérieures en vue de l'obtention du grade de Philosophiae Doctor (Ph.D.) en chimie" Version électronique également disponible sur Internet.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Dissertations / Theses on the topic 'LIBS (spectroscopie de plasma induit par laser)'

Create a spot-on reference in APA, MLA, Chicago, Harvard, and other styles