Spectroscopie d'émission sur plasma induit par laser (LIBS) pour le suivi en continu des polluants émis des sources fixes

National audienceLe contrôle des métaux lourds à l'émission des sources fixes est fait actuellement selon la norme NF: 14385:2004 impliquant des prélèvements sur site, le conditionnement des échantillons et leur analyse en laboratoire par ICP, de qui conduit à des temps d'analyse de plusieurs jours. Notre étude, réalisée dans le cadre d'une thèse ADEME menée à l'INERIS et au CEA vise le développement d'un outil d'analyse permettant le contrôle en continu et in-situ des métaux lourds particulaires présents dans les effluents des sources d'émission fixes. Cet appareillage, basé sur la technique LIBS qui consiste à réaliser l'analyse de la signature spectrale d'un plasma induit par laser, permet en effet d'effectuer des analyses quantitatives de particules micrométriques métalliques directement en sortie de cheminée avec des temps caractéristiques de quelques minutes. Deux approches sont menées conjointement pour l'analyse de particules micrométriques de CuSO4,5H2O (1u

Détection de particules micrométriques en suspension dans l'air par technique LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy)

International audienceLes aérosols peuvent être définis comme des particules solides ou liquides en suspension dans un gaz avec des diamètres s'échelonnant du nanomètre jusqu'à plusieurs micromètres. La génération d'aérosols dans les procédés industriels peut représenter une menace pour les travailleurs comme pour l'environnement. La possible émission, sous forme de particules de tailles micrométriques/submicroniques, de métaux lourds issus des rejets canalisés d'industries (telles que les fonderies ou les incinérateurs) ou bien encore de pelotes de nanotubes de carbone sur leur lieu de production, en sont deux exemples. Les rejets de métaux lourds dans l'atmosphère sont essentiellement d'origine anthropique et produits par des industries impliquant notamment des procédés de combustion comme les incinérateurs et les fonderies. Compte tenu des effets nocifs avérés des métaux lourds sur l'homme et l'environnement, les rejets sont encadrés par des réglementations (arrêtés du 02 février 1998 et du 20 septembre 2002). L'évolution de celles-ci, toujours plus stricte, nécessite le développement d'outils adaptés et notamment, d'une instrumentation de terrain permettant l'analyse in-situ en automatique avec une résolution temporelle adéquate. Les travaux présentés ici sont focalisés sur la quantification en temps réel de la fraction particulaire dans une gamme de tailles s'échelonnant de 1 à 10 µm. Depuis leur découverte, les nanotubes de carbone (NTC) suscitent un intérêt croissant eu égard aux très nombreuses applications possibles dans de nombreux domaines industriels. Les nombreuses applications potentielles des NTC soulèvent l'enthousiasme mais également des inquiétudes. Les possible effets que pourraient avoir les NTC sur la santé humaine sont très mal connus et les recherches sur ces sujets toujours en cours. Leur morphologie en forme de fibre est inquiétante car elle rappelle celle de l'amiante. Au risque lié à la morphologie des NTC s'ajoute celui de la toxicité chimique des éléments contenus dans les nanotubes de carbone, souvent des éléments de catalyse. Sur les lieux de production, la voie aérienne est la source la plus probable de contamination. Bien que les procédés de production soient sécurisés, une possible fuite n'est jamais à écarter. De plus, le risque d'exposition existe à plusieurs étapes de production, tels que le conditionnement du produit final par exemple. Il est donc nécessaire de disposer d'outils de terrain permettant d'accéder à la taille et à la morphologie mais aussi à la composition chimique des particules émises. Il existe à l'heure actuelle peu d'instruments permettant, in-situ et en temps réel, de détecter l'émission de particules et de mesurer les concentrations émises selon leur nature chimique élémentaire. La technique LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy) ou spectroscopie de plasma induit par laser semble adaptée à une telle problématique. C'est pourquoi elle a été appliquée dans les deux cas susmentionné

Interaction laser nano-aérosol unique pour l'analyse de jets de nano-objets

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Laser-single nano-aérosols interaction for analysis of jets of nano-objects

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Optimization of experimental parameters of Laser-Induced Breakdown Spectroscopy using experimental designs

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Laser-single nano-aérosols interaction for analysis of jets of nano-objects

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Laser-single nano-aérosols interaction for analysis of jets of nano-objects

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Analysis of particle release using LIBS (laser-induced breakdown spectroscopy) and TEM (transmission electron microscopy) samplers when handling CNT (carbon nanotube) powders

International audienceCarbon Nanotubes (CNTs) are deemed as revolutionary materials very likely to be utilized in numerous fields such as electronics, energy, and medicine, to name but a few. The emergence of this new fiber-shaped material with remarkable properties and dimensions of a few micrometers in length and a few tens of nanometers in diameter raises concerns about potential exposure of workers involved in the whole production cycle. These risks emphasize the need to develop tools allowing identifying such objects, either as isolated fibers or entangled in bundles, in situ and if possible in real time. In this context, experiments aiming at detecting potential particle release while manipulating raw CNT powders were performed at ARKEMA research center in a high safety cell dedicated to scientific experiments. Two techniques were employed. First, particle collection on TEM grids was achieved using two samplers, the first based on aspiration and the second on diffusion assisted with thermophoretic repulsion. These allowed differed analysis of single particle morphology, size and chemical composition. Second, real time multi-elemental composition of particle emission was monitored using LIBS. Eventually, though not quantitative, the coupling of TEM grid analysis with LIBS data demonstrated the possibility of real time detection of CNTs entangled in bundles