Adaptation d'un spectromètre d'émission optique à décharge luminescente radiofréquence (RF-GD-OES) pour l'analyse des éléments légers (carbone, azote, oxygène et hydrogène) dans les solides : intégration en boîtes à gants pour l'analyse des matériaux nucléaires

• Auteur / Autrice : Jean-Charles Hubinois
• Direction : Jean-Pierre Larpin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie - Physique
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Dijon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Éléments légers

Spectroscopie

Résumé

L'objet de ce travail est l'utilisation d'un spectromètre d'émission optique à décharge luminescente radiofréquence pour l'analyse quantitative des éléments carbone, azote, oxygène et hydrogène à faible concentration (de l'ordre de la ppm massique) dans les matériaux nucléaires. Dans cette étude, et avant de contaminer le système, les essais sont réalisés sur des matrices non radioactives (acier, fer pur, cuivre et titane). L'appareil initialement à notre disposition n'étant pas capable de délivrer une puissance RF assurant une décharge reproductible et n'étant pas adapté à l'analyse des éléments légers, nous avons dû : 1) modifier le système de puissance, 2) améliorer les systèmes de contrôle des atmosphères gazeuses pour obtenir des signaux analytiques ne provenant que de l'échantillon,3) tester trois lampes à décharge et comparer leurs performances,4) optimiser le système optique de collecte de lumière. Les modifications apportées ont amélioré les stabilités et les intensités des signaux ce qui a permis d'abaisser les limites de détection (d'un facteur 1000 pour le carbone). Ces dernières sont dans les fers purs de l'ordre de la ppm pour le carbone et de quelques dizaines de ppm pour l'azote et l'oxygène. Pour remédier au manque d'étalons certifiés en éléments légers à faible concentration, l'existence d'une ''fonction de transfert analytique'' entre les droites d'étalonnage obtenues avec des matériaux de vitesses de pulvérisation très différentes a été vérifiée. La transposition à d'autres matériaux de ce type de fonction reste à vérifier. Quant à l'hydrogène, aucun matériau de référence utilisable avec notre technique n'étant disponible, des matériaux certifiés en deutérium (pris comme ''fantôme'' de l'hydrogène) ont été utilisés pour montrer la faisabilité de l'analyse de l'hydrogène. Enfin, les résultats obtenus par simulation d'une décharge RF montrent la possibilité d'améliorer les performances de la source et l'importance de l'adéquation du système optique à la décharge.