Some microanalytical uses of small-diameter charged-particle beams

Résumé Il est souvent nécessaire d'obtenir des renseignements analytiques sur des échantillons de faible volume soit pour caractériser qualitativement ou quantitativement des microquantités de matière, soit pour permettre l'étude des variations locales de composition. Les flux de particules chargées produits par les accélérateurs à haut voltage peuvent être focalisées jusqu'à des diamètres de quelques microns permettant ainsi d'appliquer à l'analyse de faible volume de nombreuses méthodes d'activation aux particules chargées par réactions nucléaires. Les renseignements analytiques peuvent être tirés de l'examen sélectifs des radiations émises durant l'irradiation aux particules chargées ce qui peut inclure la diffusion élastique, les particules chargées émises, l'émission γ et X. Les variations locales de concentrations d'un élément peuvent être suivies en balayant la surface de l'échantillon par le faisceau d'ions, soit par un mouvement mécanique de l'échantillon, soit par déflection du faisceau. Les techniques avec un micro faisceau sont maintenant utilisées pour obtenir des résultats sur des matériaux métallurgiques minéralogiques et semi-conducteurs.      

Instrumental neutron activation analysis of air filter samples

Résumé La mesure de traces d'éléments dans l'air ambiant a fait l'objet d'une attention accrue ces derniers mois, en raison d'un intérêt grandissant pour les dangers en puissance pour la santé, qui résultent de l'exposition prolongée à certaines substances toxiques. L'analyse par activation neutronique a été employée avec succès dans la recherche de traces d'éléments, et ce, pour un grand nombre d'études de l'environnement; elle semble convenir de fa?on idéale pour la détermination non-destructive multi-élémentaire de la composition de milieux de particules portées par l'air. Dans cet article, on rend compte des performances de l'analyse instrumentale par activation neutronique comme on le montre dans le cas de 40 échantillons d'air filtrées provenant d'une zone métropolitaine.      

Sur la dispersion diélectrique dans le domaine décimétrique et centimétrique

Conclusion On voit que l'étude systématique de la dispersion diélectrique constitue un moyen d'étude très précieux des mouvements des molécules aussi bien à l'état solide qu'à l'état liquide. Toutefois, cette étude doit être systématique et complète. Avant de tenter une interprétation, il faut disposer du spectre complet de dispersion du composé, aussi bien à l'état solide qu'à l'état liquide et ceci à plusieurs températures, entre quelques Hz ou fractions de Hz jusque dans le domaine millimétrique. Il est souhaitable de disposer aussi de données dans l'infrarouge lointain. Depuis Rubens, personne n'a effectué des mesures à 0,3 mm, quoique l'on dispose à cette longueur d'onde d'une source très commode. Des tentatives d'interprétation basées sur des mesures isolées sont actuellement vouées à l'échec et risquent d'embrouillerle problème au lieu delerésoudre. D'autre part les conceptions théoriques devront être mises sous une forme plus quantitative, permettant une vérification plus s?re. Des recoupements avec d'autres méthodes d'investigation (orientation par écoulement, dispersion des ultra-sons) seraient nécessaires. Mais pour que ces recoupements soient fructueux, il est indispensable que les discussions des résultats de ces méthodes se fassent en termes de structure des liquides et de mouvements moléculaires. Un essai très intéressant dans cette direction vient d'ailleurs d'être entrepris (179, 180). L'avantage principal de ces méthodes réside évidemment dans le fait qu'elles peuvent s'appliquer également à des molécules non polaires. Les auteurs tiennent à remercier tout particulièrement Monsieur le Professeur E. Bauer dont les idées et conceptions sont à la base de ce travail et qui nous a guidés et dirigés pendant de nombreuses années.     

Continental,marine and anthropogenic contributions to the inorganic composition of the aerosol of an industrial zone

Résumé On peut déterminer, grace à l'analyse multi-éléments par activation neutronique et à un réseau de stations multiples, les concentration et les répartitions de plus de 30 éléments dans un milieu de particules véhiculées dans l'air. Cette étude tente tout d'abord d'établir la composition du “blanc” local dans une zone industrielle, l'échantillonnage se faisant lorsque les stations ne sont pas sous l'influence immédiate d'émissions locales. On compare ces niveaux à ceux du “blanc” réel et on soustrait les contributions naturelles. On choisit les jours d'échantillonnage en fonction des paramètres météorologiques; un essai de superposition des émissions des industries locales sur ce “blanc” local est alors réalisé. La comparaison des facteurs d'enrichissement permet l'identification des polluants jouant un r?le significatif dans la zone. On localise les sources principales en comparant pour différentes stations d'échantillonnage, les concentrations en fonction de la direction du vent.      

Analyse par activation neutronique du vanadium,du chrome,du hafnium,du zirconium,du thallium,du rubidium et du cesium dans les argiles,les zircons et les feldspaths

Résumé Nous donnerons ici quelques exemples d'application de l'analyse par activation neutronique à l'étude de problèmes géochimiques: (1) Distribution des alcalins rares et du thallium dans les feldspaths; (2) Mesure du rapport Zr/Hf dans les zircons; (3) Dosage du Vanadium dans les argiles. Les trois types de roches ou minéraux qui ont fait l'objet de ces travaux montrent bien nous semble t-il la souplesse d'utilisation de la méthode.     

Application of activation analysis to the earth sciences

Résumé Le domaine de l'analyse par activation et ses applications aux sciences de la terre sont passés en revue. On classe ces applications en fonction de la technique d'approche employée; parmi celles-ci: l'activation aux neutrons thermiques suivie de séparations radio chimiques pour séparer les radioisotopes, l'activation neutronique combinée avec la spectrométrie gamma dans le cas de l'analyse multi-éléments, et d'autres méthodes d'activation. On compare l'exactitude des valeurs de l'analyse par activation dans le cas d'éléments choisis dans W-1, on compare aussi l'analyse par activation avec d'autres méthodes d'analyse de traces dans le cas d'un échantillon lunaire.      

On the application of charged particle activation analysis to the trace characterization of semiconductor materials

Résumé On décrit l'application de l'analyse par activation aux particules chargées (AAPC) avec mesure après irradiation à la détection de traces d'oxygène, de bore et de lithium. On utilise l'activation aux protens, aux alpha et aux³He pour le dosage non-destructif de l'oxygene dans le silicium. Les limites de détection expérimentale sont respectivement de 0,06 ppm, 0,05 ppm et 5 ppb. L'activation aux³He, couplée à une séparation radiochimique après irradiation, a été employée pour les analyses de l'oxygène dans le germanium avec une limite de détection de 10 ppb. De nouvelles techniques ont été développées pour le dosage du bore et du lithium, basées sur la mesure du⁸Li (T: 850 msec) et de¹²B (T: 20 msec), respectivement et utilisant une technique de mesure β en co?ncidence avec deux scintillateurs minces de plastique. Les possibilités de cette méthode presque “prompte” sont illustrées avec des résultats concernant le silicium, le germanium et des échantillons de verre.      

Analyse par activation a l'Ecole des Mines de Saint-Etienne: Application a l'etude de fer de tres haute purete

Résumé Dans le cadre des recherches effectuées à l'Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne sur les métaux de très haute pureté, il était très important de pouvoir conna?tre avec précision la concentration de chaque élément étranger présent dans ces métaux. Nous montrons comment un laboratoire, situé loin des Centres Atomiques, peut employer l'analyse par radioactivation. L'application principale a été l'analyse du fer très pur pour laquelle nous avons mis au point une nouvelle méthode simple et rapide utilisant l'extraction à l'acétate de butyle qui permet une séparation sélective et quantitative de la matrice fer.     

The determination of trace metals and fluoride in mineralogical and biological samples from the marine environment

Résumé Par l'analyse par activation, on recherche des traces de métaux et de fluor dans la poussière atmosphérique récoltée au-dessus des différents océans. On a utilisé l'activation neutronique pour l'analyse des métaux, l'activation aux photons pour évaluer la teneur en fluor. On discute de fa?on détaillée l'importance des résultats obtenus pour Hg et F en fonction du milieu. L'étude du rendement d'extraction du mercure a été faite au laboratoire au moyen d'algues marines, phaeodactylum tricornutum. Au cours d'expériences préliminaires faites en utilisant le radiotraceur (¹⁹⁷Hg), on a évalué différents paramètres expérimentaux. On compare les résultats finaux pour les concentrations de mercure dans les algues avec ceux obtenus par une méthode d'analyse par absorption atomique.      

The role of elastic scattering analysis in studies of anodic oxidation

Résumé L'analyse par diffusion élastique peut détecter de microquantités à condition qu'elles soient concentrées dans des films minces. En outre, la méthode peut directement fournir des indications sur l'emplacement des éléments. Ces caractéristiques ont été mises à profit pour apporter un instrument utile à l'étude des processus d'oxydation.      

Analyse de couches minces de verres chalcogenures par diffusion elastique de protons et mesure de gammas prompts

Résumé Une méthode d'étude de la composition stoéchiométrique de couches minces (10 à 500 μg/cm²) de verres chalcogénures est développée. L'étude des réactions nucléaire; induites par bombardement de protons de basse énergie (<4 MeV) sur les éléments constitutifs Ge, As, Te et S, conduit à choisir la diffusion élastique et la détection de gammas prompts pour le dosage simulatené. La précision et la sensibilité de la méthode sont discutées à partir des résultats obtenus. L'utilisation de la résonance fine sur le soufre (p, p'γ) est appliquée à l'étude de l'homogénéité des cibles.     

Results from multi-trace-element neutron activation analyses of marine biological specimens

Résumé Un grand nombre d'échantillons biologiques marins, s'étendant du varech au thon, à l'espadon et aux mammifères marins, ont été analysés pour évaluer la teneur en mercure, sélénium et zinc grace à l'analyse par activation aux neutrons thermiques et en employant un spectromètre Ge(Li). Dans ces conditions, des teneurs aussi faibles que 0,01 ppm de Hg, 0,02 ppm de Se, et 0,2 ppm de Zn sont détectées. De nombreux résultats intéressants ont été obtenus et sont décrits. On est en train d'étendre cette étude à d'autres éléments à l'état de trace en utilisant des séparations radio-chimiques après irradiation.      

Application of substoichiometry to radioactivation analysis. Determination of trace impurities in high-purity materials

Résumé Depuis qu'une nouvelle méthode d'analyse par activation basée sur la substoechiométrie a été proposée, un certain nombre de techniques ont été développées pour rechercher les éléments à l'état de trace. La nouvelle technique se décompose en (1) la méthode directe, (2) la méthode du traceur en quantité variable, (3) la méthode par comparaison. Ces méthodes ont les avantages suivants: la correction du rendement chimique n'est pas nécessaire, les réactions nucléaires secondaires et l'autoabsorption ne constituent pas des causes d'erreur dans le dosage. On décrit le principe de ces métho des et la détermination d'éléments à de très faibles concentrations dans les matériaux de haute pureté par les méthodes (2) et (3).      

Neutron activation analysis of soils

Résumé On décrit l'analyse de sols par activation neutronique au moyen de détecteur Ge(Li) à haute résolution pour la recherche de 31 éléments. Les éléments déterminés comprennent des métaux alcalins, des terres rares et des éléments de transition, la plupart d'entre eux sont utilisés, comme indices de différenciation géochimique et d'autres sont utilisés en tant que facteur de nutrition dans la physiologie des plantes. Quelques éléments comprenant Na, K, Rb, Cs, Ba, La, Ce, Sm, Eu, Th, Zr, Hf, Ta, Mn, Co, Fe, Sc, Cr, Sb, Ca, V, Al, Ti, Br et U ont été déterminés par spectrométrie gamma non-destructive, et d'autres Mo, W, Sr, Cu, Zn et Ga après une simple séparation radio chimique basée sur un échange d'ions et une extraction par solvant. On a employé l'activation dans les neutrons épithermique pour la recherche de l'U, utilisant des neutrons de réacteur. Les risques d'interférence dans les réactions et dans les spectres gamma, l'autoabsorption et les autres causes possibles d'erreur sont analysées et évaluées quand c'est possible. Les résultats sont donnés en temps que moyenne de plusieurs dosages. Dans tous les cas, on est parvenu à une grande précision.      

Characterization of a nuclear reactor for neutron activation analysis

Résumé Ouelques caractéristiques du réacteur nucléaire NBSR utilisé pour l'analyse par activation neutronique ont été évaluées; les techniques de mesure développées sont décrites. La discussion porte sur les caractéristiques suivantes: (1) le flux de neutrons thermiques absorbés par le cadmium, (2) la distribution énergétique des neutrons mesurée grace aux rapports cadmium et à des détecteurs à seuil. L'excès de pression dans les échantillons engendre l'irradiation.      

Activation analytical methods for the grading of semiconductor crystals

On discute des exigences analytiques pour la technologie de fabrication et des résultats de l'analyse dans la masse, à la surface et dans des couches superficielles de silicium et d'arséniure de gallium semi-conducteurs.     

The application of inorganic exchangers to radiochemical separations on neutron-activated high-purity materials

Résumé Cet article traite de l'utilisation d'échangeurs minéraux dans l'analyse destructive de matériaux de grande pureté, en particulier pour la détermination systématique d'un grand nombre d'éléments. On indique brièvement des améliorations récentes dans la méthode permettant d'évaleur mathématiquement les modes de séparation radiochimique à l'aide des échangeurs minéraux. On décrit les modes de séparation dans le cas du dosage des impuretés dans de l'aluminium et du zinc de haute pureté. Les résultats pour plusieurs échantillons de zinc obtenus par purifications successives sont donnés, ces résultats mettent en évidence l'évolution de la distribution des différentes impuretés. On présente aussi les résultats obtenus dans le cas d'un échantillon de zinc choisi comme étalon.      

Analyse des lanthanides,du hafnium,du scandium,du chrome,du manganese,du cobalt,du cuivre et du zinc dans les mineraux et les roches par activation neutronique

Résumé Pour utiliser au mieux les possibilités de l'analyse par activation et de la spectrométrie γ à l'aide des détecteurs à semi-conducteurs, nous proposons des schémas de séparations rapides qui permettent d'effectuer les analyses de routine des lanthanides, du scandium, du chrome, du manganèse, du cobalt, du cuivre et du zinc, dans la plupart des minéraux et des roches avec une précision comprise entre 3 et 10%. La méthode a été appliquée à une grande variété d'échantillons et testée sur des standards. Nous montrons par quelques exemples tout son intérêt dans les études géochimiques systématiques des éléments de transition.     

The determination of trace-element impurities in natural diamonds by instrumental neutron activation analysis

On applique la technique d'analyse par activation neutronique non destructive, utilisant un détecteur Ge(Li) à haute résolution pour déterminer des traces d'impuretés dans des diamants. La présence de 40 éléments est mise en évidence dans les diamants naturels. On donne des résultats quantitatifs portant sur 13 éléments dans 25 échantillons de diamant représentatifs d'une même origine. Un rapport a été établi entre la chimie des inclusions et la couleur des diamants d'une part, et les traces des éléments trouvés d'autre part.      

Analyse des microoquantites d'elements traces dans des substances solides par bombardement d'ions

Résumé Le bombardement par les photons et les particules alpha est utilisé comme un outil pour l'analyse de traces. Les émissions détectées sont les ráyonnements γ, les raies X et la rétrodiffusion des particules alpha. On discute d'abord des sensibilités puis des examples d'application. Pour quelques cas l'extention de la méthode à d'autres applications est suggérée.