Universalis
Abonnez-vous à Universalis pour 1 euro

SPECTROMÉTRIE DE MASSE

Applications

La spectrométrie de masse présente un spectre très vaste d'applications, qui s'étend de la recherche fondamentale au contrôle des processus industriels. Seules les principales applications sont présentées ici par domaine scientifique ou technique.

Métrologie

Des mesures de la masse de 28Si, effectuées à une précision de 10—11, ouvrent la voie à une définition microscopique de l'unité de masse, le kilogramme, comme c'est déjà le cas pour les unité de temps ou de longueur. La plus grande cohérence donnée au système international d'unités physiques (système S.I.) est très importante. Cependant, des études supplémentaires sont encore nécessaires pour obtenir une détermination suffisamment précise du nombre d'atomes contenus dans un échantillon macroscopique. En particulier, une très bonne connaissance des espacements interatomiques est indispensable pour passer du volume de l'étalon à sa masse.

Physique fondamentale

L'égalité des masses du proton et de l'antiproton a été vérifiée à l'aide d'un piège de Penning, avec une précision de 10—10. Des mesures de masse d'atomes stables, effectuées avec un dispositif du même type, ont permis d'atteindre une précision de 10—11, dans le but d'améliorer la précision sur certaines constantes fondamentales.

Physique nucléaire

Le séparateur électromagnétique d'isotopes est un spectromètre de masse à secteur magnétique capable de délivrer de forts courants. Il sert aussi au tri des fragments de réactions nucléaires pour la production de faisceaux d'ions radioactifs : technique I.S.O.L. (Isotope Separator On-Line). La mesure de la masse du noyau dans son état fondamental fournit une donnée de base pour comprendre sa structure interne (énergie de liaison des nucléons). En s'appuyant sur les masses de noyaux radioactifs de très courte période, on tente de prédire les propriétés de noyaux encore plus instables, non produits actuellement en laboratoire. Ces noyaux, impliqués dans des réactions nucléaires au cœur des étoiles, sont à l'origine des noyaux qui constituent la matière qui nous entoure. Par ailleurs, la mesure de la différence de masse entre 3H et 3He permet la détermination d'une limite supérieure de la masse au repos de l'antineutrino électronique.

Sciences de la Terre

Il s'agit d'un vaste domaine où la spectrométrie de masse est employée pour la mesure des abondances élémentaires et des rapports d'abondances isotopiques : géologie, océanographie, glaciologie, volcanologie, physique de l'atmosphère, étude des météorites, planétologie, etc. Pour mesurer l'abondance d'un élément, on utilise la dilution isotopique, méthode fondée sur la mesure des rapports d'abondances isotopiques, après avoir ajouté à l'échantillon une quantité connue de l'élément dont les abondances isotopiques ont été modifiées. La détermination de l'abondance d'isotopes rares a été considérablement améliorée par la spectrométrie de masse par accélérateur : les ions y sont accélérés à une énergie cinétique supérieure à 1 MeV. La sélectivité de la source d'ions et des réactions d'échange de charge, d'une part, la fragmentation des molécules indésirables, d'autre part, permettent de réduire le taux de contamination isobarique en dessous de 10—8. Le dosage du 14C sert à la datation d'échantillons carbonés. Le dosage du 10Be et de 26Al sert à l'étude du rayonnement cosmique, du champ magnétique terrestre, du mouvement des nappes de charriage et de l'activité solaire ; enfin, 129I sert à l'étude des flux océaniques. La spectrométrie de masse des ions secondaires, ou sonde ionique permet d'effectuer une analyse superficielle de l'échantillon en bombardant chaque point de sa surface par un faisceau[...]

La suite de cet article est accessible aux abonnés

  • Des contenus variés, complets et fiables
  • Accessible sur tous les écrans
  • Pas de publicité

Découvrez nos offres

Déjà abonné ? Se connecter

Écrit par

  • : directeur de recherche au C.N.R.S., centre de spectrométrie nucléaire et de spectrométrie de masse (Institut national de physique nucléaire et de physique des particules)

Carte mentale
Élargissez votre recherche dans Universalis

Classification

Pour citer cet article

Michel de SAINT SIMON. SPECTROMÉTRIE DE MASSE [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )

Médias

Spectromètre de masse : principe - crédits : Encyclopædia Universalis France

Spectromètre de masse : principe

Encyclopædia Universalis France

Spectromètre de masse à analyseur magnétique - crédits : Encyclopædia Universalis France

Spectromètre de masse à analyseur magnétique

Encyclopædia Universalis France

Spectre de masse - crédits : Encyclopædia Universalis France

Spectre de masse

Encyclopædia Universalis France

Afficher les 6 médias de l'article SPECTROMÉTRIE DE MASSE

Autres références

  • ÂGE DE LA TERRE

    • Écrit par Pascal RICHET
    • 5 143 mots
    • 5 médias
    ...instrumentaux furent cependant nécessaires. Il était en effet impossible de mesurer précisément des abondances isotopiques par des analyses chimiques. Ce fut le spectromètre de masse qui permit de le faire en séparant les isotopes comme un prisme décompose la lumière. Descendant des tubes cathodiques...

  • AGRÉGATS, physico-chimie

    • Écrit par Jean FARGES, Rémi JULLIEN
    • 1 616 mots
    • 7 médias
    Agrégats en physico-chimie: géométrie du ballon de football - crédits : Encyclopædia Universalis France
    ...gazeux (ou accélérés, s'ils sont chargés) et dirigés vers une enceinte où on les étudie « en vol ». Parmi les nombreuses méthodes physiques utilisées, la spectrométrie de masse est la plus importante. Elle permet en effet de classer les agrégats selon le nombre N d'atomes ou de molécules qu'ils contiennent....

  • ALCALOÏDES

    • Écrit par Jacques E. POISSON
    • 5 686 mots
    • 5 médias
    Alcaloïdes d'origine animale - crédits : Encyclopædia Universalis France
    ...irremplaçable de détermination de l'enchaînement carboné d'un alcaloïde, c'est-à-dire de son squelette moléculaire, souvent même avec sa configuration spatiale. Le spectre de masse est fondé sur l'ionisation d'une molécule dans le vide par divers agents (bombardement d'électrons ou d'ions, champ électrique). Si...

  • ANALYSE ET SYNTHÈSE, chimie

    • Écrit par Pierre LASZLO
    • 1 526 mots
    • 1 média

    Ces deux notions, en principe complémentaires et réciproques, ne le sont pas en fait. Certes, les deux tendances à l'analyse et à la synthèse s'opposent, la première visant à couper les entités chimiques en petits morceaux et la seconde se donnant pour objectif la reconstruction des ensembles mis à...

  • Afficher les 19 références

Voir aussi

Abonnez-vous à Universalis pour 1 euro

Rejoignez-nous

Inscrivez-vous à notre newsletter