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Concept
Effet de matrice
Résumé
En analyse chimique, l'effet de matrice décrit l'influence de l'environnement chimique d'un atome sur l'intensité de son signal.
Les effets de matrice se rencontrent notamment en spectrométrie à plasma à couplage inductif (ICP), en spectrométrie de fluorescence des rayons X ou encore en microsonde de Castaing.
Les méthodes modernes d'analyse chimique utilisent en général un phénomène physique où l'intensité du signal dépend de la quantité de certains atomes ou molécules. La mesure du signal permet alors de connaître la quantité d'atomes ou molécules. Dans le cas le plus simple, l'intensité mesurée, , est proportionnelle à la concentration en atomes, :
où k est le coefficient d'étalonnage.
Dans le cas général, notamment à cause de l'effet de matrice, cette équation n'est plus vraie : l'intensité du signal dépend de nombreux autres paramètres, dont les concentrations des autres atomes. Ainsi, un pour cent de fer ne donne pas la même intensité selon qu'il est dans de l'eau ou dans une roche.
Un exemple typique de l'effet de matrice est l'absorption des rayonnements. En effet, les méthodes physiques utilisent en général la mesure d'un rayonnement, soit émis par l'échantillon, soit transmis ou réfléchi par lui. De manière générale, les rayonnements sont absorbés suivant une loi de Beer-Lambert :
où
est l'intensité initiale du signal ;
est l'intensité après absorption par l'échantillon ;
est le coefficient d'absorption massique, qui dépend de la longueur d'onde λ du rayonnement et de la composition chimique de l'échantillon ;
est la masse volumique de l'échantillon ;
est la distance parcourue dans la matière.
Le coefficient d'absorption μ suit en général une loi des masses :
où
est la concentration massique de l'élément i ;
est le coefficient d'absorption massique de l'élément i (les valeurs sont tabulées) ; les μi ne sont en général pas continus sur tout le spectre, mais présentent des discontinuités, correspondant aux transitions électroniques des atomes.
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