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

Study and development of the laser induced breakdown spectroscopy (LIBS) for the realization of field measurements : application to analysis on-line of metals in liquids

• Auteur / Autrice : José Carlos Diaz Rosado
• Direction : Yves Lévi, Daniel L'Hermitte
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physico-chimie
• Date : Soutenance le 07/03/2013
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Innovation Thérapeutique : du Fondamental à l'Appliqué (Châtenay-Malabry, Haut-de-Seine ; 2000-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Département de physico-chimie (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2001-....)
• Jury : Président / Présidente : Martine Potin-Gautier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Yves Lévi, Daniel L'Hermitte, Martine Potin-Gautier, Jean Dubessy, Christophe Dutouquet, François Piuzzi
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Martine Potin-Gautier, Jean Dubessy

Mots clés

Mots clés contrôlés

Analyse quantitative (chimie)

Spectroscopie d'émission atomique

Mots clés libres

Spectroscopie sur plasma induit par laser

LIBS

Liquide

Particules

Suspension

Effet de matrice

Métaux

Organique

Minérale

Laser-induced breakdown spectroscopy

LIBS

Liquid

Particle

Suspension

Matrix effect

Metals

Organic

Inorganic

Résumé

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.