Panoply - T3.2 Dynamique du cycle de l’eau atmosphérique

δ13C et δ18C dans la cellulose et le bois

2015-06-08T10:48:39+00:00

Vario PYRO cube - Isoprime PrecisION, Elementar^®

Description de l’instrument :

Spectromètre de masse à secteur magnétique isoprime PrecisION (Elementar^®) couplé à un analyseur élémentaire à Haute température vario PYRO cube (Elementar^®).

Principe de l’analyse :

Les échantillons solides (pesés dans des capsules en argent) subissent une pyrolyse à 1400°C. Ils sont convertis en CO gazeux. Le gaz échantillon est ensuite introduit dans la source du spectromètre sous flux d’hélium et est analysé par rapport à un gaz CO standard commercial.

Les molécules du gaz sont ionisées dans la source, accélérées par un champ électrique et déviées en fonction de leur masse par un champ magnétique. Trois cages de Faraday sont placées en sortie et permettent de récupérer les masses 28, 29 et 30.

δ¹³C and δ¹⁸O sont déterminés simultanément à partir du même échantillon avec une précision de 0.15‰ pour δ¹³C et 0.30‰ pour δ¹⁸O (voir Loader et al. 2014, pour une description de la méthode : DOI: 10.1021/ac502557x).

Analyses réalisées sur l’instrument :

Rapports des isotopes stables du carbone et de l’oxygène dans la cellulose et le bois

Financements :

Projet : RIOCAS, IDF-DIM-MAP-2021-3-001

Contacts :

Monique Pierre : 01.69.08.31.20 / monique.pierre[a]sce.ipsl.fr

Michel Stievenard : 01.69.08.71.70 / michel.stievenard[a]lsce.ipsl.fr

δ13C dans la cellulose et le bois

2015-06-08T10:48:39+00:00

Vario MICRO cube - Isoprime, Elementar^®

Description de l’instrument :

Spectromètre de masse à secteur magnétique isoprime (Elementar^®) couplé à un analyseur élémentaire vario MICRO cube (Elementar^®).

Principe de l’analyse :

Les échantillons solides (qui ont été pesés dans des capsules en étain) subissent une combustion à env. 1000°C. Ils sont convertis en CO₂ gazeux. Le gaz échantillon est ensuite introduit dans la source du spectromètre sous flux d’hélium et est analysé par rapport à un gaz CO₂ standard commercial.

Analyses réalisées sur l’instrument :

Rapports des isotopes stables du carbone dans la cellulose et le bois

Financements :

Projet : RIOCAS, IDF-DIM-MAP-2021-3-001

Contacts :

Monique Pierre : 01.69.08.31.20 / monique.pierre[a]sce.ipsl.fr

Michel Stievenard : 01.69.08.71.70 / michel.stievenard[a]lsce.ipsl.fr

Mesure du δ18O de l’eau et de la glace

2015-06-08T11:47:41+00:00

Spectromètre de masse à secteur magnétique Finnigan MAT252, couplé à un banc d’équilibration

Description de l’instrument :

Les échantillons d’eau (3mL) sont équilibrés pendant 8 heures avec du CO₂. Ce gaz est ensuite introduit dans le spectromètre de masse en mode de double injection.

Les mesures des échantillons se font par rapport à nos standards pendant 15 minutes.

Le principe du spectromètre de masse est basé sur l’ionisation dans la source, l’accélération par un champ électrique et la déviation en fonction de la masse par un champ magnétique. Trois cages de Faraday sont placées en sortie et permettent de récupérer les masses 44, 45 et 46.

Principe de l’analyse :

http://www.thermo.com.cn/Resources/200802/File_28763.pdf

Analyses pouvant être faites sur l’instrument :

L’appareil est dédié à des analyses en routine de la composition isotopique en oxygène (δ¹⁸O) des eaux naturelles.

Précision fournie par le laboratoire : 2s = 0.05‰ pour le δ¹⁸O

Contacts :

Bénédicte Minster (équipe GLACCIOS au LSCE)

Mesure du δ18O et δ2H des eaux naturelles

2015-07-27T12:04:28+00:00

Analyseur laser pour les isotopes de l’eau Picarro (L2130-i)

Description de l’instrument :

Le principe de l’analyseur isotopique est basé sur le temps de décroissance d’un faisceau laser pour mesurer les caractéristiques spectrales des molécules H₂¹⁶O, H₂¹⁸O et HD¹⁶O en phase gazeuse dans une cavité optique. Les échantillons sont automatiquement injectés (2 microlitres) dans un module de vaporisation à 110 °C avant d’être envoyé dans la cavité laser. Le temps nécessaire à la mesure d’un échantillon est de 9 minutes.

Principe de l’analyse :

https://www.picarro.com/products/l2130i_isotope_and_gas_concentration_analyzer

Analyses pouvant être faites sur l’instrument :

L’appareil L2120-i est dédié à des analyses en routine de la composition isotopique en oxygène (δ¹⁸O) et hydrogène (δD) des eaux naturelles.

Précisions fournies par le laboratoire : 1s = 0.2‰ pour le δ¹⁸O

1s = 0.7‰ pour le δD

Contacts :

Bénédicte Minster

Analyses du δ17O, δ18O et δ2H de l’eau et de la glace

2015-07-27T12:58:22+00:00

Analyseur laser pour les isotopes de l’eau incluant ¹⁷O-excess Picarro (L2140-i)

Description de l’instrument :

Le principe de l’analyseur isotopique est basé sur le temps de décroissance d’un faisceau laser pour mesurer les caractéristiques spectrales des molécules H₂¹⁶O, H₂¹⁸O, H₂¹⁷O et HD¹⁶O en phase gazeuse dans une cavité optique. Les échantillons sont automatiquement injectés (2 microlitres) dans un module de vaporisation à 110 °C avant d’être envoyé dans la cavité laser. Le temps nécessaire à la mesure d’un échantillon est de 9 minutes pour les rapports δ²H et δ¹⁸O et plusieurs heures pour l’analyse combinée δ¹⁷O – δ¹⁸O.

Principe de l’analyse :

https://www.picarro.com/isotope_analyzers/h2o_isotopes_liquid_and_vapor

Analyses réalisées sur l’instrument :

L’appareil L2140-i est dédié à des analyses en routine de la composition isotopique en oxygène (δ¹⁸O, δ¹⁷O) et hydrogène (δ²H) des eaux naturelles.

Précisions fournies par le laboratoire :

1s = 0.2‰ pour le δ¹⁸O
1s = 0.7‰ pour le δ²H
1s = 10 ppm pour le ¹⁷O-excess

Contacts :

Frédéric Prié : frederic.prie[a]lsce.ipsl.fr

Mesure du δ15N - N2, δ18O - O2, δ40Ar/36Ar, δ40Ar/38Ar et δ17O - O2 dans l’air (Delta V+)

2015-07-27T13:15:00+00:00

Spectromètre de masse à secteur magnétique Delta V+ / Possibilité de couplage avec lignes d’extraction, de purification et de fluorination

Description de l’instrument :

Le principe du spectromètre de masse est basé sur l’ionisation dans la source, l’accélération par un champ électrique et la déviation en fonction de la masse par un champ magnétique. 10 cages de Faraday sont placées en sortie et permettent de récupérer les masses 28, 29, 30, 32, 33, 34, 36, 38, 40 et 44. Il est équipé d’un module de double injection.

Cet instrument peut être couplé à une ligne d’extraction des gaz de la glace, à différents systèmes de purification de l’air utilisant des colonnes chromatographiques ou des systèmes d’adsorption et à une ligne de fluorination de l’eau. A la sortie de ces différentes lignes de préparation, les échantillons d’air purifié sont piégés dans l’hélium liquide et connectés au spectromètre de masse.

Principe de l’analyse :

http://www.thermo.com/eThermo/CMA/PDFs/Product/productPDF_26513.pdf

Analyses réalisées sur l’instrument :

δ¹⁵N de N₂ dans l’air (1s = 5 ppm)
δ¹⁸O de O₂ dans l’air (1 s = 15 ppm)
δ⁴⁰Ar/³⁶Ar, δ⁴⁰Ar/³⁸Ar dans l’air (1 s = 20 ppm)
Δ¹⁷O de O₂ dans l’air (1 s = 5 ppm)
¹⁷O-excess de H₂O (1 s = 5 ppm)

Contacts :

Frédéric Prié : frederic.prie[a]lsce.ipsl.fr

Amaelle Landais : Amaelle.Landais[a]lsce.ipsl.fr

Mesure du δ15N - N2, δ18O - O2, δ40Ar/36Ar, δ40Ar/38Ar et δ17O - O2 dans l’air (MAT 253)

2015-10-23T06:20:59+00:00

Spectromètre de masse à secteur magnétique MAT 253 / Possibilité de couplage avec lignes d’extraction, de purification et de fluorination

Description de l’instrument :

Le principe du spectromètre de masse est basé sur l’ionisation dans la source, l’accélération par un champ électrique et la déviation en fonction de la masse par un champ magnétique. Différentes cages de Faraday sont placées en sortie et permettent de récupérer les masses 28, 29, 30 ; 32, 33, 34 ; 36, 38, 40 ; 82, 86. Il est équipé d’un module de double injection.

Principe de l’analyse :

http://www.thermoscientific.com/en/product/mat-253-stable-isotope-ratio-mass-spectrometer.html

Analyses réalisées sur l’instrument :

δ¹⁵N de N₂ dans l’air (1s = 5 ppm)
δ¹⁸O de O₂ dans l’air (1 s = 15 ppm)
δ⁴⁰Ar/³⁶Ar, δ⁴⁰Ar/³⁸Ar dans l’air (1 s = 20 ppm)
Δ¹⁷O de O₂ dans l’air (1 s = 5 ppm)
¹⁷O-excess de H₂O (1 s = 5 ppm)

Contacts :

Frédéric Prié : frederic.prie[a]lsce.ipsl.fr

Amaelle Landais : Amaelle.Landais[a]lsce.ipsl.fr

Analyses de la concentration des cations majeurs et des éléments métalliques dans l’eau et les sédiments ou les roches

2015-12-15T08:32:01+00:00

Agilent Technologies AAS 240 FS et GTA 120

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

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

2015-12-07T08:50:24+00:00

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 : delphine.thomas[a]lsce.ipsl.fr 01 69 08 33 77

Sophie Ayrault : sophie.ayrault[a]lsce.ipsl.fr 01 69 08 40 71

Eric Douville : eric.douville[a]lsce.ipsl.fr 01 69 08 22 57

Analyse isotopique (δ13C) et élémentaire (C, N) de la matière organique

2020-10-23T06:03:26+00:00

Spectromètre de masse isotopique (ThemoScientific Delta + XP) couplé à un analyseur élémentaire (FlashEA 1112 Series)

Description de l'instrument :

Spectromètre de masse à rapport isotopique (IRMS) Delta Plus XP (ThermoFinnigan), installé au LSCE en 2001, couplé à un analyseur élémentaire Flash EA 1112 Series installé en 2008. Ce spectromètre est de type à flux continu. Il est dédié à l'analyse de la matière organique contenue dans différents types d'échantillons (sédiments, os, tissus, particules en suspension, etc.). La précision de mesure des isotopes du carbone est d'environ 0,05 ‰. La quantité de carbone nécessaire pour une mesure est de 20 à 40 μg pour les mesures isotopiques et une quantité de 10 à 15 mg d'échantillons est nécessaire pour l'analyse élémentaire.

Principe de l'analyse :

https://fr.wikipedia.org/wiki/Spectrom%C3%A9trie_de_masse_%C3%A0_rapport_isotopique

Measurements performed by instrumentation:

δ13C, δ15N sur matière organique (sédiment, lœss, sol, POC sur filtre, tissus, collagène, ….)

Incertitude analytique

s= 0.2 à 0.1‰ pour le δ13C de matière organique bulk selon le nombre d’aliquotes

s= 0.3 à 0.2‰ pour le δ15N de matière organique bulk selon le nombre d’aliquotes

Contacts :

Caroline Gauthier : caroline.gauthier[a]lsce.ipsl.fr

Christine Hatté : christine.hatte[a]lsce.ipsl.fr

Jérémy Jacob : jeremy.jacob[a]lsce.ipsl.fr

Panoply - T3.2 Dynamique du cycle de l’eau atmosphérique

δ13C et δ18C dans la cellulose et le bois

Vario PYRO cube - Isoprime PrecisION, Elementar®

δ13C dans la cellulose et le bois

Vario MICRO cube - Isoprime, Elementar®

Mesure du δ18O de l’eau et de la glace

Mesure du δ18O et δ2H des eaux naturelles

Analyseur laser pour les isotopes de l’eau Picarro (L2130-i)

Analyses du δ17O, δ18O et δ2H de l’eau et de la glace

Analyseur laser pour les isotopes de l’eau incluant 17O-excess Picarro (L2140-i)

Description de l’instrument :

Principe de l’analyse :

Analyses réalisées sur l’instrument :

Contacts :

Mesure du δ15N - N2, δ18O - O2, δ40Ar/36Ar, δ40Ar/38Ar et δ17O - O2 dans l’air (Delta V+)

Spectromètre de masse à secteur magnétique Delta V+ / Possibilité de couplage avec lignes d’extraction, de purification et de fluorination

Description de l’instrument :

Principe de l’analyse :

Analyses réalisées sur l’instrument :

Contacts :

Mesure du δ15N - N2, δ18O - O2, δ40Ar/36Ar, δ40Ar/38Ar et δ17O - O2 dans l’air (MAT 253)

Spectromètre de masse à secteur magnétique MAT 253 / Possibilité de couplage avec lignes d’extraction, de purification et de fluorination

Description de l’instrument :

Principe de l’analyse :

Analyses réalisées sur l’instrument :

Contacts :

Analyses de la concentration des cations majeurs et des éléments métalliques dans l’eau et les sédiments ou les roches

Agilent Technologies AAS 240 FS et GTA 120

Description de l’instrument

Principe de l’analyse

Analyses réalisées sur l’instrument

Contacts

Financements

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

Spectromètre de masse à source « plasma » quadrupolaire - ICP-QMS X-seriesII CCT

Description de l’instrument :

Principe de l’analyse :

Analyses réalisées sur l’instrument :

Contacts :

Analyse isotopique (δ13C) et élémentaire (C, N) de la matière organique

Vario PYRO cube - Isoprime PrecisION, Elementar^®

Vario MICRO cube - Isoprime, Elementar^®

Analyseur laser pour les isotopes de l’eau incluant ¹⁷O-excess Picarro (L2140-i)

Spectromètre de masse à source « plasma » quadrupolaire - ICP-QMS X-series^II CCT