Effets d'une impulsion laser Infra-rouge femtoseconde sur les micro-nanostructures des minéraux : implications pour les analyses in-situ par LA-ICP-MS

par François-Xavier d' Abzac

Thèse de doctorat en Minéralogie

Sous la direction de Anne-Magali Seydoux-Guillaume et de Franck Poitrasson.

Soutenue en 2010

à Toulouse 3 .

mots clés

• Ablation laser
• Impulsions femtoseconde
• Spéctrométrie de masse
• La-icp-ms
• Microscopie électronique
• Faisceau d'ions Focalisés
• Impaction basse pression
• Monazite
• Fractionnement chimique
• Mécanismes d'ablation
• Génération de particules
• Plasma
• Distribution en taille
• Rayonnement infrarouge
• Spectroscopie infrarouge
• Microscopie électronique en transmission
• Ablation laser (fabrication)

Résumé

L'ablation laser Infra Rouge femtoseconde couplée à la spectrométrie de masse est un puissant outil d'analyse in-situ d'échantillons géologiques. Cependant, les impacts liés à ce type d'ablation sont encore mal définis. La Microscopie Electronique en Transmission (MET) couplée à l'abrasion par faisceau d'ions focalisés (FIB) permet la caractérisation directe des dommages d'ablation et des particules. Ainsi, l'ablation laser IR-femtoseconde peut être considérée comme stœchiométrique et essentiellement photo-mécanique. Les particules sont issues de coalescence et d'agglomération de condensats dans le plasma de matière. La ségrégation chimique des éléments visible à la mesure est donc restreinte à ces processus dépendant de la composition de la cible. Le potentiel d'amélioration des mesures est conséquent, en termes de paramétrages et de conception de systèmes laser dédiés au LA-ICP-MS.

Titre traduit

Effects of infra red femtosecond laser pulses on micro and nano structures of minerals : Implications for in-situ LA-ICP-MS analysis

Résumé

Infra Red femtosecond laser ablation coupled to Mass Spectrometry is a powerful tool for in-situ analysis of geological samples. Nevertheless, implications linked to this type of ablation are still not well defined. Transmission Electron Microscopy (TEM) coupled to Focused Ion Beam milling (FIB) allows direct characterization of ablation damage and particles. Thus, IR-femtosecond laser ablation can be considered as stoechiometric and mainly photo-mechanical. Particles are generated by coalescence and agglomeration of condensates in the laser induced plasma. Chemical segregation of elements noticed on measurements is then confined to these processes, themselves dependant on the target composition. The potential of analytical improvement is substantial, in terms of ablation settings and conception of laser systems dedicated to LA-ICP-MS.