Géochronologie U-Pb par ablation laser et ICP-MS (LA-ICP-MS ...

Géochronologie U-Pb par ablation laser et ICP-MS (LA-ICP-MS): Principes, Complexités & Perspectives
diminue et également lorsque la profondeur du cratère augmente. Le rapport
d'aspect (rapport entre le diamètre du cratère et sa profondeur) le plus favorable
serait atteint, selon Eggins et al. (1998), pour des valeurs proches ou inférieures à
l'unité. Les paramètres important à contrôler lors des analyses avec ce type
d'appareillage sont donc la taille du spot, la fréquence des impulsions laser sur
l'échantillon, la densité d'énergie et le temps d'analyse. Ainsi, pour une analyse U-Pb
classique (spot = 26 μm, fréquence = 4 Hz) réalisée avec une vitesse de creusement
moyenne de 0.1 micron/impulsion, un temps d'analyse de l'ordre de 45 secondes
permet d’obtenir des valeurs de rapport d'aspect inférieures à l'unité et donc, de
limiter le fractionnement inter-élémentaire. L'injection d'hélium dans la cellule
d'ablation permet aussi de réduire de façon significative le fractionnement entre l'U et
le Pb (Günther & Heinrich, 1999). Il est vraisemblable que cet aspect est directement
relié au potentiel d'ionisation de l'He (23.7 eV), nettement supérieur à celui de l'Ar
(15.2 eV). Lors d'une ablation sous Ar, un plasma se forme au dessus du cratère. Ce
plasma interagit avec le faisceau laser et absorbe une partie de son énergie. Cette
perte d'énergie favorise le fractionnement inter-élémentaire. L'He ayant un potentiel
d'ionisation plus élevé, il sera plus difficile de créer un plasma d'He et celui ci aura
une extension moins importante, limitant ainsi l'amplitude de l'interaction avec le
faisceau laser. La durée de l'impulsion a également une infuence sur la formation du
plasma. Les lasers solides de type Nd:YAG ont des durées d'impulsion courtes
(entre 3 à 5 ns) par rapport aux lasers Excimer (c. 15 ns) et ceci diminue fortement la
durée de vie du plasma. L'injection d'He dans la cellule aura donc une plus grande
influence dans le cas de l'utilisation d'un laser à impulsion longue (excimer), puisque
dans le cas des lasers de type Nd:YAG, l'effet lié au plasma est déjà limité par la
courte durée d'impulsion.
c. Les effets de matrices
Un autre phénomène contribue à créer un fractionnement inter-élémentaire artificiel.
Il s'agit des effets de matrice qui résultent de taux d'ablation différents entre des
matériaux ayant des propriétés optiques et chimiques différentes. L'utilisation d'un
laser à courte ou très courte longueur d'onde permet une meilleure ablation des
matériaux cibles. Ainsi, il semble logique de penser que cela doit réduire (voire
annuler, cf Figure 11) significativement les effets de matrice, l'absorption du faisceau
laser étant inversement proportionnelle à la longueur d'onde. Ceci est
particulièrement important dans le domaine de la géochronologie car il existe de
nombreux minéraux accessoires présentant un intérêt géochronologique parmi
lesquels on peut citer le xénotime, le rutile, l’allanite, l’apatite, le sphène, mais pour
lesquels la recherche et la calibration de standard ne sont pas aussi avancées que
pour le zircon ou la monazite. Les résultats de la calibration de monazite par un
standard de zircon sont présentés en Figure 21 et démontrent l'importance et
l'amplitude des effets de matrice. Ceci témoigne de la nécessité d'utiliser des
matériaux de référence de matrice identique aux matériaux à analyser.
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