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II) Principes du spectromètre :

Principe général:

Le spectromètre de masse est un instrument destiné à séparer les ions et les molécules chargés d'un échantillon suivant leur masse. Dans la source on trouve deux filaments,  l'un chauffe le deuxième filament où se trouve l'échantillon et ionise celui-ci. Les cations sont attirés par la cathode et accélérés par une tension électrique U. A la sortie du champ électrique, tous les ions isotopes ont la même énergie cinétique Ec telle que Ec=1/2(mv2 )=qU (leurs masses  diffèrent, donc leur vitesse v seront différentes ) d ' où v= . Ils sont ensuite déviés selon une trajectoire circulaire par un champ magnétique généré par un électroaimant d'inductance perpendiculaire à et subissent la force magnétique telle que F magnétique = qvB. Leur trajectoire devient circulaire, de rayon R = mv/qB = =.

Il est donc proportionnel à la masse de l'isotope. Puis on récupère les différents isotopes (Strontium, Sr ²+ ) dans les cages de FARADAY alimentées par un courant électrique. Grâce à ce courant, on peut déterminer la longueur d ' onde des isotopes recueillis par les cages. Or chaque isotope a une longueur propre à lui et donc on en déduit quels isotopes sont recueillis. Ces isotopes ont la même charge ( Sr 2+ ) mais n'ont pas la même masse ( 88Sr ;89Sr ), donc pas le même rayon de courbure.

Traitement des données:

Le rapport des isotopes 87/86 est calculé une centaine de fois, puis un calcul statistique permet de définir la valeur la plus probable du rapport à 95% de "confiance "

Il faut ensuite apporter des corrections aux résultats . Elles sont nécessaires pour deux raisons

- Le 87Sr est un produit dérivé du 87Rb par radioactivité b - , donc il faut séparer ces deux constituants quand on mesure l’isotope 87

- Pour que les résultats puissent être comparés d’un laboratoire à l’autre , on définit un rapport " de référence ".

1°) Correction due au Rubidium 87 :

Pour estimer les quantités de Rubidium 87 et de Strontium 87 dans l’isotope 87 mesuré, on mesure le Rubidium 85 car ce rapport isotopique du Rubidium est constant ( si le 85Rb est en faible quantité, le87Rb le sera aussi ).

2°) Correction de fractionnement :

Le rapport 87Sr / 86Sr évolue dans le temps, car quand on ionise par chauffage, les vitesses d’évaporation sur le filament ne sont pas égales pour les deux isotopes . Il faut donc fixer l’un des rapports de 2 isotopes stables qui servira de référence .On aurait pu choisir le rapport 88Sr / 84Sr ou 88Sr / 86Sr mais c’est le second qui a été choisi car il est plus précis ( les valeurs d’abondance des isotopes 88 et 86 sont plus proches que celles des isotopes 88 et 84 donc leur rapport est plus précis ) .

Schéma de principe du spectromètre de masse

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