Mesures isotopiques absolues de zinc par ICPMS (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry) à secteur magnétique et multi-collection.
E. Ponzevera, C. R.Quétel, M. Berglund, P. D.P. Taylor
EC-JRC-IRMM
Retieseweg. B-2440, Geel, Belgique
Dans un rapport technique de 2002 (1), l’IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) souligne le manque de Matériaux Isotopiques de Référence (IRM) internationalement reconnu, pour 5 éléments chimiques, dont le zinc. Parallèlement, la composition isotopique du zinc naturel n’a pas encore été calibrée de façon absolue (2) de manière satisfaisante.
L’IRMM (Institute for Reference Materials and Measurements), a lancé un projet de fabrication d’IRMs de zinc car leur utilisation est un moyen sûr de calibrer des mesures par spectrométrie de masse et de produire des résultats traçables au Système International (SI). De plus, les données isotopiques issues de laboratoires différents et basées sur la mesure de ces IRMs deviennent immédiatement comparables.
Se pose alors le problème de la calibration primaire de ces IRMs. L’approche la plus commune pour y parvenir se décompose en deux étapes (3). Premièrement, plusieurs mélanges isotopiques synthétiques couvrant un domaine de variation suffisamment large (4-5 ordres de grandeurs) sont créés par gravimétrie à partir de plusieurs matériaux enrichis et purifiés. Deuxièmement, ces mélanges et ces solutions enrichies sont mesurés au moyen du spectromètre de masse envisagé pour le projet. Les résultats de ces mesures, combinés aux données de mélanges gravimétriques, permettent d’établir par itérations mathématiques successives l’amplitude du facteur de discrimination en masse recherché. Ce facteur peut être ensuite utilisé pour corriger les mesures réalisées sur un matériel naturel.
Dans le cas du projet avec le zinc, dix mélanges isotopiques synthétiques différents de Zn ont été créés. Des mesures de spectrométrie de masse par thermo-ionisation (TIMS) ont été réalisées sur ces échantillons et ont abouti à des incertitudes combinées de 0,13-0,81% (k=2) (4) sur les différents rapports isotopiques de Zn naturel. La présente étude consiste à réaliser des mesures indépendantes par ICPMS (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry) à secteur magnétique et multi-collection (MC-ICPMS).
Les résultats obtenus seront discutés à l’aune des difficultés de mesure rencontrées (interférences isobariques, effets mémoires, acquisitions dynamiques sur plusieurs cycles impliquant l’utilisation simultanée de cages de Faraday et de détecteurs d’ions) et de l’amplitude des incertitudes finales.
[1] Isotope-abundance variations of selected elements, IUPAC Technical Report, T.B. Coplen et al, Pure Appl. Chem., Vol.74, No 10, pp. 1987-2017, 2002
[2] Isotopic compositions of the elements 1997, IUPAC Technical Report, K.J.R. Rosman and P.D.P. Taylor, Pure Appl. Chem., Vol.70, No 1, pp. 217-235, 1998
[3] Absolute isotopic-abundance ratios of common, equal atom and radiogenic lead isotopic standards, E.J. Catanzaro et al, Journal of Research of the National Bureau of Standards – A. Physics and Chemistry, Vol. 72A, No.3, May-June 1968
[4] Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement, ISBN 92-67-10188-9, International Organization for Standardization, Geneve, 1995