Analyses des éléments majeurs et traces dans différentes matrices (eaux, sédiments, roches et carbonates) et datations U/Th (carbonates) par ICP-QMS

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• Processus d’enregistrement des paramètres environnementaux
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• Analyse isotopique
• Datation des archives climatiques
• Géochronologie et thermochronologie
• Achémométrie et archéologie
• Géochronologie
• Transfert de l'eau et des contaminants des hydrosystèmes
• Qualité chimique des solutions et des solides
• Traçage de l'origine de l'eau et des éléments
• Paléoclimatologie et paléocéanographie
• Dynamique de la circulation océanique
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• Evolution diagénètique des sédiments
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Spectromètre de masse à source « plasma » quadrupolaire - ICP-QMS X-series^II CCT

Description de l’instrument :

            Le spectromètre de masse quadrupolaire à source « Plasma d’argon » (ICP-QMS) X-series^II CCT^{Thermo Fisher Scientific} est dédié à l’analyse quantitative multi-élémentaire. Cet instrument permet la quantification rapide (quelques minutes), précise (~ pourcent) et quasi-simultanée de la teneur de nombreux éléments chimiques du Tableau Périodique allant des éléments majeurs à ceux présents à l’état de traces dans des échantillons naturels (eaux douces, eau de mer, végétaux, sols, carbonates, apatites, roches, etc.) ou dans tout autre type de matériaux ou solutions. Dans sa configuration de base, ce spectromètre permet d’atteindre des limites de détection inférieures au µg/L (ppb) voire quelques centaines de pg/L (ppq) pour les éléments lourds tels que les terres rares ou l’uranium. Deux options permettent d’améliorer ses performances : i- la cellule à collision CCT élimine les interférences gênantes, en particulier pour l’analyse des éléments dont la masse atomique se situe entre 40 et 80 (métaux de transition, métalloïdes type As, Se) ; ii- une option S de pompage additionnel à l’interface peut abaisser à quelques pg/L la limite de détection de certains éléments lourds (uranium).

            Trois grandes domaines d’applications sont aujourd’hui développer au LSCE: i- la caractérisation élémentaire ou isotopique (Pb) d’échantillons mis en solution pour le traçage des processus d’érosion des bassins versants, l’étude de la mobilité de particules ainsi que la détermination de leurs origines, et le suivi quantitatif du devenir de certains métaux lourds ou toxiques dans l’environnement, en particulier en environnement urbain ; ii- la caractérisation élémentaire des carbonates/apatites marins (coraux, foraminifères) ou continentaux (spéléothèmes, dents, etc.) pour des études en paléo- océanographie ou climatologie (température des masses d’eau, géochimie des masses d’eau, cycle du carbone, précipitations, etc.) et iii- la géochronologie et la datation U-Th des carbonates ou apatites.

Principe de l’analyse :

                Le principe est basé sur la dissociation des molécules, l’atomisation et l’ionisation des éléments présents dans une solution dans une source « Plasma » d’argon à 6000-8000°K sous pression atmosphérique. Après formation d’un faisceau d’ions via l’interface (cônes échantillonneur puis écrêteur) et le passage progressif vers un espace sous vide secondaire, la séparation (< 0,7 uma) des ions et des isotopes se fait à basse résolution selon leur rapport masse sur charge (m/z) par un Quadrupole. Les ions sont alors détectés par un multiplieur d’électrons à dynode discrète. La quantification des teneurs en éléments majeurs et/ou traces est obtenue après étalonnage de l’instrumentation (solutions standards connus ou certifiées). Selon la matrice ou la nature des échantillons analysés, les éléments étudiés et le degré de précision recherché, différentes méthodes d’étalonnage sont mises en œuvre (courbes d’étalonnage standard, méthode dérivée des ajouts-dosés, méthode dite d’encadrement).

Autres particularités de l’ICP-QMS au LSCE

• Nébuliseurs utilisés type PFA 20, 50 ou 100 µL/min ou quartz 1 mL/mn (solutions);
• Chambres en quartz micro-cyclonique ou à bille d’impact (solutions);
• Système de dé-solvatation APEX OMEGA disponible (gain en sensibilité X 2 à 10, solutions) ;
• Système d’ablation laser New Wave ESI - 193 nm potentiellement couplé (mesures in-situ, solides).

Analyses réalisées sur l’instrument :

• Quantification des éléments majeurs et traces présents dans les eaux, sols, roches, carbonates (érosion/transfert de particules) ;
• Mesure relative des isotopes du Pb (traçage de sources) ;
• Quantification des éléments majeurs (Sr/Ca, Mg/Ca) et traces (Li/Mg ; B/Ca ; U/Ca, REE, etc.) présents dans carbonates/apatites (paléoocéanographie/climatologie/cycle du carbone) ;
• Quantification des terres rares et autres éléments présents comme ultra-traces (caractérisation des matériaux ou de processus) ;
• Mesure relative des isotopes de l’U et du Th pour la datation U-Th et ses extensions U-Th-ESR ou U-Th-He.

Contacts :

Delphine Thomas : Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.    01 69 08 33 77

Sophie Ayrault : Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.   01 69 08 40 71

Eric Douville : Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.       01 69 08 22 57