Entité de rattachement
Le CEA est un acteur majeur de la recherche, au service des citoyens, de l'économie et de l'Etat.
Il apporte des solutions concrètes à leurs besoins dans quatre domaines principaux : transition énergétique, transition numérique, technologies pour la médecine du futur, défense et sécurité sur un socle de recherche fondamentale. Le CEA s'engage depuis plus de 75 ans au service de la souveraineté scientifique, technologique et industrielle de la France et de l'Europe pour un présent et un avenir mieux maîtrisés et plus sûrs.
Implanté au cœur des territoires équipés de très grandes infrastructures de recherche, le CEA dispose d'un large éventail de partenaires académiques et industriels en France, en Europe et à l'international.
Les 20 000 collaboratrices et collaborateurs du CEA partagent trois valeurs fondamentales :
• La conscience des responsabilités
• La coopération
• La curiosité
Référence
2024-33983
Etude et mise au point de différentes techniques de dépôt sur filament en spectrométrie de masse à thermo-ionisation dans le cadre de la réduction des quantités analysables
La mesure précise des compositions isotopiques des éléments est fondamentale dans de nombreux domaines comme les géosciences, les sciences de l’environnement, le nucléaire ou la lutte contre la prolifération nucléaire. Pour ces applications, les techniques qui permettent de mesurer les rapports isotopiques les plus justes et les plus reproductibles sont les spectrométries de masse à source plasma multi-collection (ICPMS-MC) et à thermo-ionisation (TIMS). Dans le cas des analyses par TIMS, un échantillon sous forme liquide est déposé sur un filament métallique, généralement du rhénium de très haute pureté. Ce filament est chauffé sous vide afin d’évaporer et d’ioniser l’élément à analyser. Dans le cas d’un dépôt direct de l’échantillon, le phénomène d’ionisation est régi par la loi de Saha-Langmuir qui permet de déterminer un rendement d’ionisation théorique. Ce rendement dépend de la température du filament, de l’énergie de première ionisation de l’élément analysé et de la fonction de travail du matériau support. Or, les rendements d’ionisation des actinides dont l’uranium sont très faibles (de l’ordre de 10e-4 dans le cas de l’uranium, soit à peine quelques ions produits pour 10 000 atomes déposés sur le filament). Cependant, quelques techniques de dépôts qui permettent d’augmenter considérablement les rendements d’ionisation, et ainsi de réduire les quantités nécessaires pour l’analyse d’un échantillon, sont décrites dans la littérature. Ces techniques sont basées sur l’utilisation « d’activateurs d’ionisation » qui améliorent la fonction de travail du matériau support. On peut citer par exemple, le dépôt sur carbone graphite, la carburation [1] et plus récemment les émetteurs poreux (PIE/FPIE) [2] et les micro treillis organométalliques (MOF) [3]. Le stagiaire devra améliorer la technique de dépôts des émetteurs poreux développée dans un précédent stage et tester leur impact en terme d’ionisation pour un élément d’intérêt, l’uranium, lorsqu’on dépose sur le filament de rhénium de faibles quantités (<10 ng). Le stagiaire poursuivra également l’étude sur les MOF en évaluant la potentialité des MOF sélectionnés en terme d’ionisation. Il s’agira essentiellement d’un travail expérimental intégrant des notions théoriques. Le candidat disposera d’une instrumentation de pointe pour mener à bien ces développements et travaillera en collaboration avec les autres stagiaires et post-doctorants également impliqués sur la thématique de la réduction des quantités analysables.
Références :
[1] Jakopic R., Richter S., Kühn H., Aregbe Y., J. Anal. At. Spectrom., 2010, 25, 815-821
[2] Watrous M.G., Delmore J.E., Stone M.L., Int J. Mass Spec., 2010, 296, 21-24
[3] McHugh K., Barpaga D., Sinnwell M., Shen S., Shutthanandan V., Anal. Chem., 94, 2072-2077
Etudiant en master 2 en chimie analytique recherchant un stage de 6 mois