spectroscopie - LPAS - EPFL

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échantillons de gaz que vous devez identifier et dont vous devez mesurer la concentration. Principe de la mesure Il s'agit de mesurer la transmission optique à différentes longueurs d'onde (spectre de transmission) d'une cellule contenant l'échantillon de gaz dont on veut connaître la concentration. (pour plus d'infos on peut voir le site http://www.scimedia.com/chemed/spec/uv-vis/uv-vis.htm sur la <strong>spectroscopie</strong> UV/Vis). Longueur l Lumière incidente, à la longueur d'onde λ I 0 Gaz à la concentration de n mol/cm 3 Section efficace σ(λ) I Transmission: T= I/I 0 La relation de Beer Lambert permet d'exprimer la transmission à travers un nσ( λ) volume comme: T r ( λ) = e − l , où Tr représente la transmission à la longueur d'onde λ, σ(λ) la section efficace d'absorption du constituant, n la concentration en molécules par unité de volume du constituant et l la longueur sur laquelle est mesurée la transmission. Les sections efficace d'absorption de différents gaz sont fournies en annexe. Considérons le premier exemple traité, la cellule contenant le NO 2 . Pour déterminer la mesure de concentration du NO 2 dans la cellule de mesure, nous devons relier le nombre de molécules par unité de volume à la pression partielle de gaz puis à son taux de dilution. Dans les condition normales de pression et température, une môle de gaz occupe 22.4 l, le nombre de molécules par unité de volume est donc de: 6.02 10 23 /22.4 10 3 =2.68 10 19 mol/cm 3 Pour différentes conditions de pression et de températures, nous appliquons la loi des gaz T0 P parfaits: n = n0 ⋅ ⋅ , les indices 0 représentant les conditions normales de T P0 température et pression (T=273 K, P=1013 hPa). On en déduit donc une relation entre la pression exprimée en hPa, la température en Kelvin et le nombre de molécules par centimètres cube: P=1.384 10 -19 .T .n La relation générale reliant la pression partielle du constituant mesuré à la transmission à travers la cellule est donc: P étant exprimé en hPa T en Kelvin Tr P= ⋅ ⋅T⋅ − − ln( ( λ)) 1384 . 10 19 σ( λ) ⋅ l
Tr(λ) étant la transmission mesurée σ(λ) la section efficace d'absorption exprimée en cm 2 /mol l la longueur de l'échantillon en cm. Les cellules de petit diamètre ont une longueur de 7 cm, celles de gros diamètre font 6.5 cm. Les cellules sont à la pression atmosphérique, le rapport de mélange de NO 2 est donc: P r = = ⋅ ⋅ Tr T ⋅ − ln( ( λ)) 1366 . 10 −22 1013 σλ ( ) ⋅ l Le même principe s'applique pour tous les gaz. Utilisation du spectromètre Pour des explications plus complètes, se reporter a l'extrait du mode d'emploi du spectromètre qui est fourni en annexe. Lors de la mise sous tension, le spectromètre réalise un auto test. Il faut retirer les deux cellules lors de cette phase puis appuyer sur la touche auto test. Celui ci dure quelques minutes. Dans l'écran "Méthodes" qui apparaît, choisir λ scan pour réaliser des balayages en longueur d'onde. Le menu suivant permet de sélectionner les paramètres de la mesure. On choisi une mesure d'absorbance ou de transmission, l'intervalle de longueur d'onde, l'intervalle entre les mesures, la vitesse de scan, le nombre de cycles. Les autres paramètres doivent être laissés à leur valeur par défaut, excepté la largeur spectral de la lampe (spectral bandwidth) qui doit être choisie à 0.5 nm pour des mesures bien résolues en longueur d'onde. Enfin, il faut effectuer une correction automatique de la ligne de base (baseline corr. On) qui permet de supprimer les erreurs de mesure entre les deux voies. Pour que cette option soit active, il faut effectuer, avec deux cellules vides dans le spectromètre, une mesure de la ligne de base (touche Run Baseline). Cette mesure prend plusieurs minutes, et le choix baseline corr. On est alors possible. Tant que le spectromètre n'est pas éteint, il n'est plus nécessaire de faire cette mesure. Par contre, cette mesure doit être refaite lorsque l'on passe des cellules de petit diamètre aux cellules de gros diamètre. Les cellules peuvent alors être insérées, la cellule vide, de référence doit être placée au fond (noté référence) et celle contenant l'échantillon en avant (noté mesure). Une séquence de mesure est lancée par la touche Run Sample. Les données enregistrées par le spectromètres peuvent être transférées en utilisant le PC. Sous Windows 95, lancer le programme "Spectromètre UVIKON". Une fenêtre DOS s'ouvre, et le programme demande un numéro de courbe, le nom à donner au fichier de données crée et le nom du drive sur lequel doit être écrit le fichier. Le numéro de la dernière courbe enregistrée est toujours 1, le nom du drive est à entrer sans mettre ":". Ainsi, pour un enregistrement sur disquette 3"½, on tapera simplement a.
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