H/F Analyse élémentaire des matériaux par spectroscopie du plasma induit par laser sans étalonnage : ve

Sujet de thèse :
Cadre général et objectif
Dans de nombreux secteurs industriels, le contrôle de qualité nécessite de connaître la composition élémentaire des matériaux au cours du processus de fabrication. Il existe donc un besoin d’analyses rapides, peu couteuses et éco-compatibles auquel les méthodes standard ne peuvent pas répondre. La spectroscopie du plasma induit par laser, connue sous acronyme LIBS pour Laser-Induced Breakdown Spectroscopy, est une technique d’analyse émergeante et compatible avec ces nouvelles exigences. Nécessitant une quantité de matière de l’ordre du µg seulement, cette technique peu destructive trouve également un intérêt pour l’analyse d’échantillons précieux. Elle n’est cependant pas encore reconnue entièrement comme technique analytique en raison des incertitudes de mesure non-maitrises dans de nombreux cas. L’objectif de cette thèse est alors de remédier aux verrous technologiques qui ont été clairement identifiés au cours de la thèse CIFRE d’Aya Taleb réalisée dans le cadre d’une collaboration entre le Cetim Grand Est et le laboratoire LP3, et soutenue en 2022 [1,2].
Contexte scientifique
La performance analytique souvent non-maitrisée est en grande partie liée aux effets de matrice qui sont particulièrement sévères pour l’analyse LIBS. Cela est due au fait que les processus d’échantillonnage et de mesure sont opérés en une seule étape, la génération d’un plasma par vaporisation laser de l’échantillon dont l’émission est exploitée pour l’analyse. Pour s’affranchir des effets de matrice, l’analyse LIBS sans nécessité d’un étalonnage préalable a été proposée [3]. Connue sous le nom calibration-free LIBS, cette méthode révolutionnaire est basée sur la modélisation du spectre d’émission du plasma afin de déduire la composition élémentaire directement de la comparaison entre spectres mesuré et calculé. La première méthode, proposée en 1999 [3], a été utilisée par de nombreux laboratoire en raison de la simplicité de sa mise en œuvre. Sa performance analytique a cependant été limitée à cause de la validité très limitée du modèle sur lequel la méthode s’appuie. En effet, dans les plasmas produit par ablation laser, l’effet d’autoabsorption réduit l’intensité des raies spectrales, et conduit ainsi à une erreur de mesure si l’effet n’est pas pris en compte. En s’appuyant sur un savoir faire de plus de 20 ans dans le diagnostic des plasmas induit par laser, une variante de la calibration-free LIBS a été développée au LP3 afin de tenir compte de l’effet d’autoabsorption [4], permettant ainsi de donner de réelles perspectives à cette technique pour une exploitation industrielle.
Validée pour différents types de matériaux, la méthode développée au LP3 a fait l’objet d’une étude approfondie au cours d’une thèse CIFRE afin d’évaluer sa performance analytique, et d’identifier les principales sources d’erreurs. Parmi celles-ci, deux sources d’erreur ont été identifiées co
Voir plus sur le site emploi.cnrs.fr...