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Spectromètres REMPI / désorption laser / TOF-MS

par Bertrand CHAZALLON, Claire PIRIM, Cristian FOCSA, Michael ZISKIND, Yvain CARPENTIER - publié le , mis à jour le

Le groupe dispose actuellement de deux spectromètres de masse à temps de vol (JORDAN TOF, USA) équippés de reflectrons, pour les études de désorption laser couplée à l’ionisation multi-photonique résonnante. Un de ces spectromètres est mobile, pouvant être déplacé facilement, notamment pour des campagnes d’expériences sur la chaîne femto/picoseconde du laboratoire. Ce deuxième spectromètre peut également être couplé au spectromètre LIBS afin d’avoir une caractérisation la plus complète possible des produits de désorption.

Principe

L’analyse d’échantillons en phase condensée sur ces spectromètres a lieu en trois étapes :

  1. désorption/ablation (passage en phase gazeuse) par laser impulsionnel ns/ps/fs
    Dans certains cas, pour un meilleur couplage de l’énergie, la longueur d’onde du laser (accordable) peut être amené en résonnance avec une bande d’absorption intense de l’échantillon étudié. On parle alors de désorption laser résonnante (e.g. désorption de la glace par OPO ns à 3.1 µm - stretching O-H)
  2. ionisation des produits désorbés
    La "plume" d’ablation est interceptée à 90° par un faisceau laser UV (ns) qui réalise l’ionisation multi-photonique de (certains de) ses constituants. La sensibilité de la méthode se trouve grandement améliorée si les photons d’ionisation (issus d’un laser accordable - à colorant ou OPO) sont en résonnance avec une transition permise de la molécule à étudier. On parle dans ce cas de technique REMPI (Resonance Enhanced Multi-Photon Ionisation)
  3. séparation en masse par analyseur à temps de vol + réflectron
    Les particules ionisées sont accélérées par des champs électriques. Leur vitesse dépend de la masse. En mesurant le "temps de vol" (de la zone d’accélération jusqu’au détecteur) on peut déterminer la masse. Le réflectron est un miroir électrostatique qui sert à améliorer la résolution en masse (de l’ordre de 1000 pour nos spectromètres).
    schéma de principe LD/REMPI/TOF-MS
    schéma de principe LD/REMPI/TOF-MS