Spectromètre d’Absorption Atomique en flamme et four pour l’analyse des concentrations en cations (Al, As, Ba, Ca, Cr, Co, Cu, Fe, K, Li, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, Pb, Pt, Sb, Sn, Sr, Zn)

Description de l’instrument

Le spectromètre d’Absorption Atomique (Agilent Technologies AAS 240 FS et GTA 120) permet de mesurer les concentrations de nombreux éléments. En fonction des concentrations des solutions, il peut être utilisé en mode flamme ou en mode four. Il est muni de diluteurs automatiques (flamme/four) et de passeurs automatiques (flamme/four).

Principe de l’analyse

Un échantillon liquide est injecté sous forme de brouillard dans une flamme (en mode flamme) ou une goutte est déposée dans un four (en mode four). La chaleur vaporise les éléments contenus dans l’échantillon et excite leurs atomes. Ceux-ci perturbent un signal lumineux en diminuant son intensité (absorption) ou en émettant des photons (émission). La lumière émise par une (des) lampe(s) à cathode creuse ou par les électrons des atomes excités est envoyée via un jeu de miroir et un réseau cristallin jusqu’à un détecteur qui effectue une mesure optique du signal comparé à un signal de référence non-perturbé. La différence d’intensité lumineuse est proportionnelle à la concentration de l’élément dans la solution. La calibration est faite en injectant une solution étalon diluée par l’appareil pour obtenir la gamme adéquate. Voir principe de la mesure ici : http://spin.mines-stetienne.fr/sites/default/files/specatom.pdf

Analyses réalisées sur l’instrument

• Cations majeurs (Ca, Mg, Na et K) entre 0,05 et 100 ppm en flamme avec une précision de +/- 5% ;
• Métaux (Al, As, Ba, Cr, Co, Cu, Fe, Li, Mn, Mo, Ni, Pb, Pt, Sb, Sn, Sr, Zn) entre 0,01 et 1000 ppm en flamme selon les éléments et de quelques dizaines de ppt à quelques dizaines de ppb en mode four pour certains éléments avec une précision de +/- 5% ;
• Uniquement des solutions liquides (filtrées et acidifiées) mais possibilité de faire les mesures sur des mises en solutions par attaques acides de roches, de sédiments ou d’autres échantillons solides.

Contacts

Gaël Monvoisin : 01.69.15.71.74 / gael.monvoisin[a]universite-paris-saclay.fr

Financements

CNRS – INSU / Université Paris-Sud : AAS flamme Année 2010 – AAS four Année 2012

Chromatographie Ionique pour analyse des concentrations en anions (F^-, Cl^-, NO₂^-, Br^-, NO₃^-, PO₄^3-, SO₄^2-)

Description de l’instrument :

La chromatographie ionique (Dionex ICS 1000) permet de mesurer les concentrations en anions de solutions. La séparation des cations peut être faite sur différentes colonnes en fonction des matrices et des ions d’intérêt.

Principe de l’analyse :

Un échantillon liquide (filtré) est introduit, depuis le passeur, dans une boucle d'injection puis passe ensuite dans une colonne séparant les ions qui arrivent, l'un après l'autre, séparés par la colonne, sur une cellule de détection (ici conductimétrie). La concentration des cations est déterminée par rapport à une gamme d’étalonnage établie au préalable. Voir principe de la mesure ici : http://spin.mines-stetienne.fr/sites/default/files/chromion.pdf

Analyses réalisées sur l’instrument :

Anions majeurs (F-, Cl-, NO2-, Br-, NO3-, PO43-, SO42-) entre 0,05 et 100 ppm selon les éléments avec une précision de +/- 5%, uniquement sur des solutions liquides (filtrées).

Contacts :

Gaël Monvoisin : 01.69.15.71.74 / gael.monvoisin[a]u-psud.fr

Financements :

Université Paris-Sud : Année 2005 

ECHoMICADAS (Environnement, Climat, Homme - Micro CArbon Dating System) est un accélérateur à basse énergie couplé à un spectromètre de masse ultra-compact permettant de mesurer à haute précision les rapports isotopiques du 14C/12C d’échantillons solides ou gazeux pouvant aller jusqu’à 10µg de carbone. Cet instrument est dédié à des activités de recherche, de développement et de formation en géochimie et géochronologie 14C dans les domaines des Sciences de l’Environnement, du Climat et des Sciences Humaines.

ECHoMICADAS a été acquis en partenariat avec trois laboratoires : le Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement (LSCE/IPSL), le Laboratoire Géosciences Paris-Sud (GEOPS/IPSL) et l’UMR 7209 « Archéozoologie, Archéobotanique : Sociétés, Pratiques Environnement » et en collaboration avec ETH Zürich. Il a été financé par le DIM Analytics (Région Île-de-France), le FEDER, la fondation BNP Paribas, le Labex BCDiv ainsi que les différentes tutelles des différents laboratoires (CEA, CNRS, MNHN, Paris XI).

Les trois laboratoires de recherche associés possèdent l’expertise pour traiter tous types d’échantillons. Ils utilisent des lignes d’extraction pour convertir le carbone d’un échantillon sous forme de CO2 et des lignes de réduction.

Contacts :

LSCE :

Christine Hatté                       01 69 08 00 52 - christine.hatte[a]lsce.ipsl.fr

Nadine Tisnérat-Laborde       01 69 08 04 21 - nadine.tisnerat[a]lsce.ipsl.fr

François Thil                           01 69 08 04 22 / 01 69 08 38 70 - fthil[a]lsce.ipsl.fr

GEOPS :

Marc Massault                        01.69.15.49.18 - marc.massault[a]universite-paris-saclay.fr

Giuseppe Siani                       01.69.15.67.89 – giuseppe.siani[a]universite-paris-saclay.fr

UMR 7209 :

Antoine Zazzo                        01.40.79.33.13 - antoine.zazzo[a]mnhn.fr

Olivier Tombret                       01.40.79.46.82 - otombret[a]mnhn.fr

(Laser Ablation Induced Coupled Mass Spectrometer High Resolution LA-ICPMS-HR)

Description de l’instrument :

Cet instrument permet l’analyse isotopique et élémentaire des éléments majeurs à ultra-traces (cations) un spectromètre de masse ICP-MS à secteur magnétique permettant de séparer avec précision les faisceaux d’ions avec des résolutions en masse possibles (: 300, 4000 et 10000, largement supérieures à celle d’un ICP-QMS) permettant de corriger certaines interférences isobariques. Cet instrument est caractérisé par un faible bruit de fond, une très faible limite de détection à 1 ppq (10-15 g de l’élément/g de l’échantillon) avec une grande stabilité du signal (2% RSD sur 24h). Les protocoles analytiques s’adaptent très facilement en fonction des besoins de chaque utilisateur, leur permettant de déterminer de très faibles concentrations d’éléments majeurs à traces et les rapports isotopiques (jusqu’à 1% RSD). L’échantillon est introduit dans l’ICPMS-HR soit en solution (à l’aide d’un passeur automatique) soit par un gaz portant les éléments ablatés à l’échantillon par le laser Excimer 193 nm CETAC.

Analyses réalisées sur l’instrument :

Ces caractéristiques techniques ouvrent l’analyse précise aux thématiques suivantes :

• Solution et sols : mesure des concentrations des métaux dans les phases dissoutes allant de 0,1 µg/l à plusieurs/quelques centaines de µg/l (Cu, Zn, Fe, As) et des rapports isotopiques pour certains comme le Pb. Analyse de particules porteuses micrométriques.
• Eaux de mer : quantification des éléments des Terres Rares par injection directe.
• Matrices carbonatées biogéniques (coraux, foraminifères, sédiments, calcite, dolomite…) : mesure d’éléments mineurs et traces (ng/g : U, µg/g : B, Li, Cd, mg/g : Mg, Sr) dans des coraux et des échantillons de très petite taille (e.g., foraminifères planctoniques : 100 µm, 10 µg ; foraminifères benthiques : 100 µm, 50 µg) pour la mesure des rapports Li/Mg, B/Ca, et des concentrations de Mg, Sr, Ba, U, Mn, et Terres Rares avec des précisions de l’ordre de 0,5 %. Mesure des rapports isotopiques de l'U, du Th, du Pa, pour la datation U-Th de coraux et la paléohydrologie des océans avec une reproductibilité externe de l’ordre de 0,5 ‰.
• Matrice minérale (apatite, zircon, ciment diagénétique) : mesure des éléments majeurs, mineurs et traces par solution et laser, sur des échelles de concentrations variables à très faibles concentrations (U, Th, éléments des Terre Rares concentrés en ppm, ppb pour des échantillons de tailles micrométriques). Rapports isotopiques U/Pb mesurés par ablation laser (ppm, 100 microns)

Contacts :

ICPMS : Sophie Sepulcre sophie.sepulcre[a]universite-paris-saclay.fr

Système laser et ICPMS : Cécile Gautheron cecile.gautheron[a]universite-paris-saclay.fr

Système laser : Guillaume Delpech guillaume.delpech[a]universite-paris-saclay.fr

Chromatographie Ionique pour analyse des concentrations en cations (Li⁺, Na⁺, NH₄⁺, K⁺, Rb⁺, Mg²⁺, Cs²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺)

Description de l’instrument

La chromatographie ionique (ThermoFischer Scientific Aquion) permet de mesurer les concentrations en cations d’échantillons d’eaux naturelles (filtrées et acidifiées). La séparation des cations peut être faite sur différentes colonnes en fonction des matrices et des ions d’intérêt.

Principe de l’analyse

Un échantillon liquide (filtré et acidifié) est introduit, depuis le passeur, dans une boucle d'injection puis passe ensuite dans une colonne séparant les ions qui arrivent, l'un après l'autre, séparés par la colonne, sur une cellule de détection (ici conductimétrie). La concentration des cations est déterminée par rapport à une gamme d’étalonnage établie au préalable.
Voir principe de la mesure ici : http://spin.mines-stetienne.fr/sites/default/files/chromion.pdf

Analyses réalisées sur l’instrument

• Cations majeurs (Li⁺, Na⁺, NH₄⁺, K⁺, Rb⁺, Mg²⁺, Cs²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺) entre 0,001 et 100 ppm selon les éléments avec une précision de +/- 5%, uniquement sur des solutions liquides (filtrées).

Contacts

Gaël Monvoisin : 01.69.15.71.74 / gael.monvoisin[a]universite-paris-saclay.fr

Financements

Domaine d’Intérêt Majeur - Matériaux Anciens et Patrimoniaux (DIM MAP) : Année 2020.

Titrateur potentiométrique pour l’analyse des concentrations carbonates et bicarbonates (alcalinité) ou cinétiques acides-bases

Description de l’instrument

Le titrateur potentiométrique (Mettler Toledo T5 Excellence) permet de mesurer les concentrations en ions carbonates et bicarbonates d’eaux naturelles. Il permet aussi de faire des mesures de cinétiques d’équilibres acides-bases.

Principe de l’analyse

Un échantillon liquide (de volume connu) est introduit dans un bécher. Un barreau magnétique agite la solution, un indicateur coloré peut être ajouté. Une seringue de précision ajoute à la solution un acide ou une base de concentration connue. Lorsque l’ajout d’acide ou de base fait varier le pH, l’instrument mesure les points d’inflexion des courbes de pH. Pour l’alcalinité, aux environs de pH=8,3 se trouve le premier point d'équivalence qui correspond à la transformation des ions carbonate en bicarbonate, puis un deuxième point d’équivalence correspondant à la transformation du bicarbonate en acide carbonique aux environs de pH=4,3 donne l’alcalinité de l’échantillon.
Voir principe de la mesure ici : https://chimieanalytique.com/potentiometrie/

Analyses réalisées sur l’instrument

• Ions carbonates (CO₃^2-) et bicarbonates (HCO₃^-) pour une mesure d’alcalinité avec une précision de +/- 5%, 20 mL d’échantillon minimum pour une analyse.

Contacts

Gaël Monvoisin : 01.69.15.71.74 / gael.monvoisin[a]universite-paris-saclay.fr

Financements

OSUPS Observatoire des Sciences de l’Univers de l’université Paris-Saclay : Année 2020.

Description de l’instrument

L’analyseur AS-D1, commercialisé par la société d’instrumentation Apollo SciTech, est un appareil couplant des injecteurs d’échantillons liquides, des séparateurs de gaz et des mesures simultanées par CRDS Picarro de teneur en CO2 et de 13C avec des précisions de ±2 µmol/L pour le DIC et de ±0.1‰ pour δ13C. Ce couplage d’instruments permet de minimiser la manipulation de l’échantillon (pas de séparation de gaz) minimisant les contaminations et les pertes d’échantillons.

Principe de l’analyse

L’analyseur AS-D1, permet des analyses simultanées du DIC et du δ13C précisément et dans de petits volumes d’échantillon d'eaux douces ou marines, de l’ordre du millilitre. Les prises d’essais, suivant le volume d’échantillon disponible, peuvent être comprises entre 0.75 ml et 4 ml. Il est fait, au plus, 3 prises d’essais (injection par seringue automatique). L’échantillon injecté, dans la cellule de réaction, est encadré de deux volumes de H3PO4 (H3PO4 à 3% dans 7% de NaCl), où il est mélangé. Dans la cellule de réaction, le mélange échantillon + H3PO4 se fait et le DIC est alors transformé en CO2 gazeux qui est envoyé, via un flux d’air sec (filtre de driérite - sulfate de calcium.) et exempt de CO2 (filtre d’ascarite), dans un analyseur Picarro (CRDS). L’analyse dure environ 12 minutes par injection. La calibration du DIC se fait par de l’eau de mer certifiée (Certified Reference Materials Laboratory, Professor Andrew G. Dickson, Scripps Institution of Oceanography, University of California, San Diego,  co2crms[a]ucsd.edu) et la calibration du δ13C est en cours de validation.

Analyses réalisées sur l’instrument

DIC et δ13C

Contacts

Bruno Bombled : Bruno.bombled[a]lsce.ipsl.fr

Financements

UVSQ pour la partie analyseur Apollo et CEA pour la partie Picarro