Photométrie de flamme
La photométrie de flamme (AES) est particulièrement adaptée à la détermination quantitative des métaux alcalins comme le sodium (Na), le potassium (K) et le lithium (Li) et des métaux alcalino-terreux comme le calcium (Ca). La mesure avec AES s’effectue simultanément pour ces éléments en une seule étape.
Actuellement, l’analyse des éléments est souvent réalisée à l’aide de procédés complexes tels que AAS, ICP-OES, titration ou avec des électrodes sélectives d’ions. Aujourd’hui, un changement se dessine et la technologie de mesure éprouvée de la photométrie de flamme AES remplace ces techniques souvent très coûteuses et chronophages.
Grâce à la modernisation conséquente de laspectroscopie d’émission atomique (AES) et à l’attention particulière portée aux concepts de sécurité, de tout nouveaux champs d’application s’ouvrent à de nombreux groupes de clients sensibles aux coûts – du contrôle de réception de marchandises automatisé à la qualification des masques FFP selon la norme DIN 149. Avec un coût de seulement 1 cent par mesure, la série FP-8000 est la méthode de mesure la plus économique pour les métaux alcalins et alcalino-terreux.
parties par billion
Le terme ppb désigne une indication de concentration sans dimension et l'abréviation de "parts per billion". Elle est utilisée par exemple dans l'analyse des résidus et indique combien d'unités de poids ou de volume d'une substance sont contenues dans un milliard d'unités d'une autre substance. Exemple : pour produire des micro-puces, l'industrie des semi-conducteurs a besoin de silicium contenant moins de 1 ppb d'atomes étrangers comme impuretés, soit plus de 99,9999999% de silicium pur.
Spectrométrie d'émission atomique
La spectrométrie d'émission atomique (AES) est une méthode d'analyse principalement utilisée pour déterminer la concentration de métaux alcalins et alcalino-terreux dans des solutions aqueuses de manière économique, précise et rapide. Il s'agit d'une mesure relative, dans laquelle la concentration inconnue d'un échantillon est déterminée par comparaison avec une concentration connue comme standard.
parties par million
L'indication de concentration ppm est l'abréviation de "parts per million" et se traduit par parties par million. Une valeur de 10 ppm signifie donc qu'il y a par exemple 10 milligrammes de substance dans un kilogramme d'une autre substance. L'eau ayant une densité d'environ 1 L par kilogramme à température ambiante, on assimile souvent ppm à mg/L en analyse. Exemple : l'eau minérale ne peut être qualifiée de "pauvre en sodium" que si la teneur en sodium de l'eau est inférieure à 20 ppm.
Comment fonctionne un photomètre de flamme ?
Que mesure-t-on avec le photomètre de flamme (AES) ?
Le principe de base de la photométrie de flamme nous est familier dans les laboratoires de chimie : si l’on place des métaux potassiques ou alcalins dans une flamme très chaude, une couleur de flamme caractéristique de l’élément concerné apparaît. Lors de la mesure en laboratoire AES, la substance à analyser est aspirée sous forme de solution aqueuse par simple pression d’un bouton et finement nébulisée (aérosol) au moyen d’air comprimé servant de gaz porteur. Elle est ensuite vaporisée dans une flamme faiblement lumineuse. L’excitation thermique de la flamme fait briller les atomes – chacun avec sa propre longueur d’onde caractéristique.
Mesure des éléments Na, K, Ca et Li
Le rayonnement émis est sélectionné par un filtre optique adapté à chaque élément, de sorte que seule la lumière d’une longueur d’onde à la fois parvient au photodétecteur correspondant. Par défaut, plusieurs détecteurs sont utilisés simultanément, ce qui permet de déterminer plusieurs éléments en même temps.
Plus la concentration d’un élément est élevée, plus la quantité de lumière qu’il émet est importante. La luminance permet de déterminer la concentration de la solution de mesure. Les photomètres de flamme modernes calculent automatiquement les ajustements de courbe nécessaires pour compenser les effets non linéaires et permettre une grande précision quantitative.
Développer et voir le déroulement de l'analyse en détail
Mesurer avec le photomètre de flamme
La spectrométrie d’émission atomique pour la détermination de la concentration des liquides fournit un résultat de mesure précis à 8 chiffres en 30 secondes et répond à toutes les normes industrielles importantes. Nos appareils offrent un débit d’échantillons allant jusqu’à 120 mesures par heure et un mode de mesure entièrement automatique 24 heures sur 24 est possible.
Mesures très précises grâce à un mélange idéal d’échantillon, de gaz et d’air
La substance à analyser est automatiquement diluée à la concentration requise par l’ajout d’une solution aqueuse de veille. La solution aqueuse est ensuite aspirée dans l’atomiseur et nébulisée extrêmement finement, grâce à l’effet Venturi. Les gouttes trop grosses sont recueillies dans la chambre d’atomisation et déviées par un détecteur de gouttes. Le suivi des rejets sert de paramètre de contrôle permettant d’ajuster au mieux le flux d’échantillons et la pulvérisation.
Valeurs de mesure stables grâce à une forme de flamme définie
L’échantillon finement vaporisé est mélangé au gaz combustible dans la chambre de mélange des gaz, de manière à obtenir un mélange idéal d’échantillon, de gaz et d’air. Le gaz combustible utilisé peut être du propane ou de l’acétylène.
Pour obtenir des valeurs de mesure stables, la flamme doit brûler de manière très régulière.12 Les sorties de gaz modélisent une forme de flamme optimisée pour la mesure AES. Des courants d’air les stabilisent et assurent une image de flamme constante, qui est en outre protégée par un cylindre en verre.
Détermination précise de la concentration à l’aide de photodétecteurs très sensibles
Les éléments à mesurer tels que le sodium, le potassium, le calcium et le lithium émettent de la lumière avec une longueur d’onde caractéristique suite à l’excitation thermique. Les différentes longueurs d’onde sont détectées par des photocapteurs de haute précision. Il est ainsi possible de mesurer simultanément jusqu’à 5 éléments différents. Il est également possible de saisir différentes plages de concentration du même élément.
Sécurité grâce à un refroidissement et une surveillance efficaces
Afin d’augmenter la sécurité de l’utilisateur, un flux d’air de refroidissement intégré réduit l’air chaud évacué à moins de 50 °C. La température de l’air de refroidissement peut être réglée à l’aide d’une télécommande. De plus, l’appareil lui-même surveille en permanence la flamme. En cas d’irrégularités, les soupapes de sécurité se ferment automatiquement. Un passage d’échantillons jusqu’à 120 mesures par heure et un fonctionnement de mesure entièrement automatique 24 heures sur 24 sont possibles. Pendant le fonctionnement de la mesure 24h/24 et 7j/7, le photomètre de flamme fournit un résultat de mesure précis à 8 chiffres en 30 secondes et répond à toutes les normes industrielles importantes.
AES - Comparaison avec d'autres méthodes de mesure
Les photomètres de flamme Krüss mesurent de manière très économique. Les coûts d’exploitation se situent dans la fourchette des centimes d’euro à un chiffre par mesure. Cela s’explique d’une part par la faible consommation des étalons et des gaz nécessaires et d’autre part par la simplicité et la faible usure du mode de mesure. Dans le cas des mesures AAS alternatives, par exemple, le seul changement de la lampe à cathode creuse utilisée dans ce cas pour l’un des éléments à tester peut coûter plusieurs centaines d’euros.
En revanche, les gaz de combustion utilisés dans l’AES, comme le propane ou l’acétylène, sont peu coûteux et faciles à utiliser. Il est également décisif que les utilisateurs de la série FP8000 puissent préparer eux-mêmes les solutions d’étalonnage nécessaires à partir de sels bon marché, en plus des étalons disponibles dans le commerce. De plus, nos mesures au photomètre de flamme évitent l’élimination coûteuse de réactifs et de produits de réaction dangereux par rapport à d’autres méthodes.
| AES | AAS | ICP - OES | Électrodes | Spectromètre de masse | |
|---|---|---|---|---|---|
| Éléments mesurables | Métaux alcalins et alcalino-terreux | BEAUCOUP DE | BEAUCOUP DE | Un élément par électrode | TOUTES |
| précision | HAUT | HAUT | HAUT | MOYEN | TRÈS HAUT |
| Limites de détection | ppb à ppm | ppb à ppm | ppb à ppm | ppb à ppm | ppt et plus petit |
| Coût par mesure | BASSE | MEDIUM | HAUT | BASSE | TRÈS HAUT |
| Vitesse de mesure | TRÈS RAPIDE | MOYEN | MOYEN | LONGUEUR | MOYEN |
| Mesures multi-éléments | OUI | OBLIGATOIRE | OUI | NON | OUI |
| Utilisation de l'appareil | SIMPLE | PERSONNE RÉFÉRENTE | PERSONNE RÉFÉRENTE | SIMPLE | TRÈS EXIGEANT |
| Création de méthodes | TRÈS SIMPLE | SIMPLE | COMPLEXE | SIMPLE | COMPLEXE |
| 24/7 - mode de mesure | OUI | OUI | OUI | OBLIGATOIRE | OBLIGATOIRE |
Un article sur l’analyse élémentaire par photomètre de flamme (AES) a également été publié dans la revue LABO. Vous pouvez télécharger l’intégralité du numéro de la LABO ici (édition complète) ou lire l’article directement sur le site de la LABO en version en ligne.
Domaines d'application
La spectrométrie d’émission atomique répond à toutes les normes industrielles importantes. Elle est technologiquement révolutionnaire, rapide, performante et très précise.
Grâce à de nombreuses améliorations techniques, la gamme d’applications est aujourd’hui très large : Les photomètres de flamme de notre série FP8000 sont particulièrement adaptés aux processus industriels exigeant une grande fiabilité ou un fonctionnement continu sans restriction. Les instruments de mesure offrent des options de contrôle à distance très sûres.
Grâce à la conception modulaire de nos appareils, il est possible à tout moment d’étendre leurs fonctions à l’aide de kits de mise à niveau. Il est ainsi possible de réagir immédiatement à l’évolution des exigences applicatives, par exemple avec un échantillonneur ou un dilueur automatique (Diluter).
Lorsqu’il s’agit de déterminer la concentration d’éléments alcalins et alcalino-terreux, ils sont l’instrument de mesure de choix dans de nombreux laboratoires. Nous avons établi une liste des principales applications et des modèles d’appareils recommandés.
Comment utiliser
Photomètre de flamme – tous les avantages en un coup d’œil.
Les analyses complexes en laboratoire nécessitent généralement des formations coûteuses et longues pour le personnel et une élaboration minutieuse des méthodes. Le fonctionnement de nos photomètres de flamme ne nécessite que peu de formation, car la technique de mesure est simple et les appareils de la série FP8000 en particulier possèdent des mécanismes de sécurité automatisés et une évaluation intelligente des données de mesure. Nos clients apprécient la simplicité de l’utilisation intuitive du logiciel convivial.
La série FP8000 permet d’utiliser des étalons de calibration préparés par l’utilisateur avec des concentrations librement sélectionnables.
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