Les sources de rayonnement idéales sont très recherchées en spectroscopie: leur rayonnement est maîtrisé au point de suivre des modèles simples basés sur les lois statistiques d'équilibre. Des chercheurs du laboratoire Lasers, plasmas et procédés photoniques, du NILPRP1 (Roumanie), de l'
université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) allemande de Wildau (Allemagne) et de l'université de Belgrade (Serbie) ont ainsi développé une source
plasma ( En physique, le plasma décrit un état de la matière constitué de particules chargées (d'ions...) idéale. Ces travaux sont publiés dans la revue
Physical Review E.
Un plasma présente généralement des gradients de température et de
densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la...) qui complexifient l'analyse de son
rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de...). Une analyse spectrométrique du plasma nécessite alors un étalonnage. Si l'on souhaite par exemple mesurer par LIBS2 la concentration de
carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C,...) dans un acier, il est nécessaire d'établir au préalable une
courbe (En géométrie, le mot courbe, ou ligne courbe désigne certains sous-ensembles du...) d'étalonnage à partir d'échantillons d'acier comportant différentes concentrations connues de carbone.
© LP3
Présentation schématique du plasma produit par ablation laser et spectre d'émission du plasma caractérisé par la saturation des transitions atomiques à la luminance spectrale du corps noir (En physique, un corps noir désigne un objet idéal dont le spectre électromagnétique ne dépend...): illustration d'une source de rayonnement uniforme et en équilibre thermodynamique (On peut définir la thermodynamique de deux façons simples : la science de la chaleur...) local.
Des chercheurs du laboratoire Lasers, plasmas et procédés photoniques (LP3, CNRS/Aix Marseille Université), ainsi que de Roumanie, d'Allemagne et de Serbie, ont malgré tout présenté un plasma qui se comporte comme une source idéale. Dans un plasma obtenu par ablation laser d'un matériau solide dans un gaz inerte, la densité initiale très élevée permet d'atteindre plus vite l'équilibre
thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de...), la thermalisation, et de ralentir la
diffusion (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de...) du plasma, son expansion, tandis que l'
atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) de gaz inerte minimise les échanges thermiques entre le gaz et le plasma. Ce dernier est alors à la fois uniforme et en équilibre, un état mis en évidence par des signatures spectrales jamais encore observées pour d'autres sources plasma.
Cette avancée ouvre de nouvelles applications en spectroscopie des plasmas, notamment dans l'analyse élémentaire rapide de matériaux complexes tels que des sols ou des aliments, puisque l'étalonnage n'est plus nécessaire.
Note:
(1) National Institute for Laser, Plasma & Radiation Physics, Roumanie.
(2) Laser-induced breakdown spectroscopy, ou spectroscopie du plasma induit par laser.
Références publication:
Ideal radiation source for plasma spectroscopy generated by laser ablation
Jörg Hermann, David Grojo, Emanuel Axente, Christoph Gerhard, Miloš Burger, and Valentin Craciun
Phys. Rev. E 96, 053210
DOI: 10.1103/PhysRevE.96.053210
Contact chercheur:
- Jörg Hermann –
LP3