L’équipe ANATRAC du laboratoire PhLAM mène différents projets de recherche concernant :
- l’étude de processus multiphasiques d’intérêt environnemental ;
- la caractérisation du plasma produit par ablation laser : aspects fondamentaux et applications à l’étude de matériaux à fort potentiel technologique ;
- des applications innovantes de l’ablation laser en biologie et médecine.
La salle R14 du CERLA est dédiée à l’analyse de la composition en molécules présentes, à l’état de trace, sur la surface de particules, en particulier de suie. Les objectifs sont multiples :
- comprendre les processus de croissance des particules de suie dans les flammes ;
- trouver des liens entre les propriétés physico-chimiques de surface des particules et leurs propriétés hygroscopiques et glaciogènes ;
- détecter des espèces potentiellement dangereuses pour la santé ou l’environnement.
Pour tenter de répondre à l’ensemble de ces questions, une caractérisation chimique des composés de surface à l’état de trace est nécessaire. Deux expériences spécialement dédiées à ces analyses sont localisées en salle R14 au CERLA. Elles reposent sur une analyse en trois étapes (représentées sur le schéma suivant) :
- désorption laser des espèces adsorbées ;
- ionisation laser des espèces neutres désorbées ;
- séparation par spectrométrie de masse à temps de vol.
Principe de l’analyse d’échantillons solides par spectrométrie de masse couplée à deux étapes successives de désorption laser et d’ionisation laser
Spectre de masse d’une suie issue d’une flamme de pré-mélange d’éthylène et exemple de molécule détectée (ovalène – C32H14)
Principaux échantillons analysés et collaborations :
- Suie de laboratoire (flamme de diffusion turbulente de combustibles liquides ou gazeux située en salle R15, flamme plate de pré-mélange)
Collaboration PC2A
- Suie issue de moteur d’avion
- Projet MERMOSE
« Mesure et Etude de la Réactivité des Emissions de Moteurs Aéronautiques » - Collaboration DGAC, ONERA, SNECMA, IRSN, PC2A, PhLAM, CORIA, CINaM
- Suie issue du trafic routier
- Collaboration INERIS
- Suie issue du trafic maritime
- Atmospheric Soot Network
- Aérosols Organiques Secondaires
- Collaboration LPCA
Equipements salle R14 : Analyse de la composition chimique de surface d’aérosols
Spectromètre de masse à temps de vol : (Contacts : Cristian Focsa, Yvain Carpentier)
- échantillons analysés à température cryogénique pour éviter la sublimation des espèces les plus volatiles
- désorption à 266, 532 nm ou résonnante dans l’IR
- ionisation directe (SPI) ou résonnante (REMPI) des espèces neutres désorbées
Le « Scaphandre » - Spectromètre de masse à temps de vol: (Contacts : Cristian Focsa, Yvain Carpentier)
- résolution du spectromètre en mode réflectron : R = 1000
- pression de travail 10-8 mbar dans le spectromètre
L’objectif est ici de coupler directement, au moyen d’une ligne chauffée, une flamme de laboratoire se trouvant dans le laboratoire mitoyen (R15, PC2A) pour déposer la suie sur le substrat sous vide primaire et éviter ainsi toute contamination ou transformation au contact de l’air.
- Spectromètre QMS Hiden
- Cryostat (10 K) Advanced Research System
- Parc laser
Laser Nd:YAG Continuum Surelite III (1064, 532, 355 et 266 nm disponibles)
Source cohérente à 118 nm (mélange à 4 ondes dans une cellule de Xénon à partir du faisceaux à 355 nm issu d’un laser Nd :YAG)
Personnels impliqués :
FOCSA Cristian (Professeur des universités)
CHAZALLON Bertrand (Professeur des universités)
ZISKIND Michaël (Maître de Conférences)
CARPENTIER Yvain (Maître de Conférences)
PIRIM Claire (Maîtresse de Conférences)
LE PARQUIER Marc (Ingénieur d’ Etude)
CALIMET Bénédicte (Assistante Ingénieure)