L’analyseur chimique à ablation laser se transporte sur site

Le 29/08/2006 à 0:00  

La société Ivea commercialise un système d’analyse chimique transportable, issu d’une technologie développée par le CEA. La LIBS (Laser Induced Breakown Spectroscopy), était jusqu’à présent réservée au laboratoire. Elle présente aujourd’hui ses avantages sur le terrain.
A distance, sans contact, en moins d’une seconde, l’appareil détermine la nature et la concentration des éléments constitutifs d’un solide, d’un liquide ou d’un gaz. La technique s’appelle LIBS (Laser Induced Breakown Spectroscopy). Elle a été initialement développée par le CEA Saclay pour les besoins des laboratoires. Afin de diffuser cette technologie hors laboratoire, la société Ivea a été créée en 2003. Aujourd’hui, elle lance sur le marché un équipement transportable sur site.
« Nous sommes les premiers à proposer un analyseur portable qui soit universel, qui reconnaît, quel que soit l’état de la matière, n’importe quelle composition atomique de la matière », souligne Dominique Gallou, directeur d’Ivea.
Echantillonnage par ablation
Tout commence par un rayon laser qui est dirigé vers le matériau visé. Ce laser provoque à la surface de la matière un plasma. Celui-ci émet un rayonnement dont le spectre est alors analysé. Les fréquences lumineuses correspondent à un atome de matière et l’intensité de la raie correspond à la quantité de matière. La mesure est donc qualitative et quantitative.
Les scientifiques ont appris à maîtriser peu à peu les subtilités : quel laser et quelle longueur d’onde choisir ? Comment focaliser le faisceau ? A quel moment le plasma est-il le plus “lisible ” ? Des études ont été poussées assez loin avec des industriels. Ainsi, le CEA a collaboré avec Péchiney, l’IRSID, la Cogema…
Avec cela, quelques lasers de dernières générations, des spectromètres plus compacts, plus flexibles, moins coûteux… Aujourd’hui, le tour est joué, l’analyseur se cale dans le coffre d’une (grosse) voiture.
L’analyse de la signature spectrale du plasma est réalisée en quelques secondes par un logiciel (Analibs). Il utilise une base de connaissances développée en collaboration avec le laboratoire LRSI (Laboratoire Réactivité des Surfaces et Interfaces) du CEA de Saclay. Il donne d’une manière quasi instantanée la composition de la matière avec une précision pouvant aller jusqu'à quelques ppm.
Mis en œuvre en moins de 20 minutes, l’appareil s’adapte aux contraintes de mesures des utilisateurs. Les modèles de la gamme Ivea diffèrent par leur tête. Celle-ci peut être miniaturisée afin d'être manipulée aisément par l'opérateur à plusieurs mètres du système d'analyse. Une version se tient comme un stylo et permet des mesures d'environnements pollués ou en extérieur dans des zones difficilement accessibles.
Les atouts de la LIBS
Par rapport à d’autres méthodes d’analyse, la LIBS a quelques atouts séduisants. Le matériau analysé peut être un corps solide, liquide ou gazeux. La mesure est possible quelle que soit l’atmosphère ambiante. L’objet peut être immobile ou en mouvement (le résultat doit être le même puisque le tir et l’analyse du plasma prennent quelques microsecondes). L’analyse se fait à distance (laser et spectromètre peuvent être éloignés de plusieurs mètres de l’échantillon en tir direct et encore bien davantage avec une fibre optique). Il n’y a donc pas d’échantillonnage, ni de préparation d’échantillonnage. "Le rêve !", diront certains. Un rêve qui, si la méthode fait ses preuves, pourrait donc se réaliser.

Des applications industrielles et autres
La LIBS est une méthode d’analyse générique, mais sa mise en œuvre pour une application donnée passe par une adaptation du matériel et du mode opératoire. «  Nous sommes capables d’optimiser l’analyse pour chaque cas de figure », précise M. Gallou. En contrôle de procédé par exemple, où la cadence d'analyse fournie par Ivea, de l’ordre de la seconde, assure un suivi plus fiable et plus rapide que les méthodes par prélèvement d’échantillons. « Pour nous, l’une des applications phares sera le contrôle de procédé en temps réel, grâce à l’association de la LIBS avec une boucle d’asservissement, estime M. Gallou. Nous pensons aussi au contrôle de matières premières, à la détection de polluants ou de toxiques, au suivi de produits dangereux ou manipulés à haute température… »
Le champ d’application peut s’étendre au-delà des applications industrielles : analyse de prélèvements dans le cadre de la police scientifique, expertise d'œuvres d'art, vérification de la conformité de matériaux ou de leur traitement de surface…

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