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Séminaire de Hélène Mestdagh (13 avril 2010)

Laboratoire de Chimie Physique, Ions en Phase Gazeuse / Analyse de Traces

L’analyse de composés organiques volatils (COV) à l’état de traces dans l’air ou dans
l’eau, en temps réel et sur site, constitue un enjeu environnemental majeur.
L’analyse de traces par spectrométrie de masse requiert une méthode d’ionisation
douce et sélective puisque dans l’échantillon seuls les composés organiques doivent
être ionisés, chacun conduisant si possible à un ion informatif et unique. Une méthode
de choix est l’ionisation chimique, où les analytes sont ionisés par réaction avec un ion
convenablement choisi. La plus courante des réactions d’ionisation chimique est la
protonation à partir de l’ion H3O+. L’équipe du LCP et la startup AlyXan ont mis au point
des spectromètres de masse FTICR (Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance)
compacts, optimisés pour l’analyse et utilisant l’ionisation chimique. Les points forts de
la technique FTICR sont sa haute résolution en masse donnant accès à la formule brute
des ions détectés, et le piégeage des ions qui permet d’effectuer des séquences "MSn ".
L’analyse quantitative de mélanges de COV dilués dans l’air à des taux supérieurs à 1
ppm est réalisée efficacement par cette méthode. Un exemple est le suivi en temps
réel des COV émis par thermodégradation d’un matériau polymère.
Le précurseur H3O+ ne réagit pas avec certains COV (alcanes, dérivés halogénés) et n’a
pas toujours la sélectivité chimique recherchée. C’est pourquoi l’utilisation d’autres ions
précurseurs a été mise au point.
L’introduction de l’échantillon par l’intermédiaire d’une membrane semi-perméable
permet d’une part de préconcentrer un échantillon gazeux pour atteindre une
sensibilité de l’ordre de 10 ppb, d’autre part d’analyser les COV dissous d’une solution
aqueuse. La membrane joue alors le double rôle de barrière physique entre les phases
et de concentrateur, pour permettre l’analyse de solutions aqueuses à quelques ppb.
Enfin, des développements instrumentaux sont en cours pour effectuer la réaction
d’ionisation chimique à l’extérieur de la cellule ICR, à beaucoup moins basse pression.
Ces nouveaux instruments devraient permettre un gain en sensibilité de plusieurs ordres de grandeur.

Affiche H.Mestdagh - 39.8 ko