Préparation d’échantillons et évaluation par spectroscopie de masse

Faits saillants

On recourt souvent à la spectroscopie de masse pour déterminer de quoi se compose un échantillon, incluent les éléments traces, par exemple dans l'environnement et les aliments, ou pour diverses applications en santé et en sécurité.

Les appareils et les procédés actuellement employés de nos jours pour obtenir un analyte à partir d'un échantillon destiné à la spectroscopie de masse ne sont pas seulement complexes, leur efficacité laisse à désirer et ils ne conviennent que pour quelques éléments.

Depuis plus de 40 ans, on recourt généralement à la vaporisation pour tester l'échantillon, technique dont l'efficacité approche 100 %. Malheureusement, seul un petit nombre d'éléments se prêtent à la production de vapeurs.

La vaporisation par un procédé photochimique est un nouveau domaine de recherche en chimie analytique. Cette technique pourrait constituer une puissante solution de rechange aux méthodes de vaporisation classiques, car elle est à la fois simple, polyvalente et économique. Cependant, l'industrie a besoin de meilleurs appareils et procédés pour la mettre en application.

La nouvelle technologie proposée par le CNRC comprend une méthode pour créer des analytes et le mécanisme qui les achemine au spectromètre. L'appareillage a été simplifié pour se résumer à une chambre de réaction et peut être adapté de manière à fonctionner avec les systèmes de distribution existants des spectromètres de masse. Cette technologie autorise une séparation efficace, atténue les interférences des éléments concomitants, et améliore le rendement, la sensibilité ainsi que les seuils de détection.

Transfert de technologie

Cette technologie pourrait être exploitée sous licence ou être perfectionnée dans le cadre d'un accord de collaboration en recherche avec le CNRC. Prière de mentionner les numéros d'identification 11640 et 12196 en faisant référence à cette possibilité d'affaires.

Applications commerciales

Cette technologie sera d'un intérêt particulier pour les fabricants de spectromètres de masse.

Fonctionnement

On fait de plus en plus appel à la spectrométrie de masse pour établir la présence de certaines substances dans les échantillons et les doser, dans le cadre d'applications dans les domaines de l'alimentation, de la sécurité et de la santé. Cette technique est considérée comme une excellente méthode de mesure. À la base, elle corrèle le poids atomique (pic) et le rayonnement électromagnétique absorbé et émis par les atomes avec un composé donné.

La détection par spectrométrie atomique nécessite souvent un échantillon liquide. Plusieurs techniques produisent des vapeurs à partir de l'échantillon, mais la vaporisation s'effectue toujours dans des modules distincts. En outre, cette méthode ne convient qu'à quelques éléments et son application est difficile.

On a absolument besoin de nouvelles façons pour acheminer plus efficacement l'échantillon au spectroscope atomique. Dans de nombreux cas, on s'efforce de perfectionner l'équipement, la production de vapeurs chimiques et l'usage des rayonnements ultraviolets.

Le CNRC a mis au point une nouvelle approche pour préparer les analytes destinés à la spectrométrie atomique. Cette approche comprend un procédé qui envoie un aérosol de l'analyte dans un caisson, l'irradiation de l'aérosol avec des rayons ultraviolets et l'extraction de la vapeur du caisson en vue de son analyse par le spectroscope atomique. Contrairement à de nombreuses méthodes disponibles actuellement, la technologie du CNRC s'applique aux éléments métalliques, aux métalloïdes et aux non métalliques. Elle tire parti de la photo-alkylation qui résulte de l'exposition aux rayons ultraviolets pour préparer efficacement l'élément à l'état de trace et en faciliter le transfert dans une cellule où a lieu la détection par émission ou absorption d'atomes, par fluorescence ou par spectrométrie de masse.

Cette méthode modifie légèrement le pulvérisateur cyclone disponible sur le marché afin de produire des vapeurs photochimiques et de permettre une distribution de l'échantillon plus efficace que celle permise par les méthodes actuelles.

Au cœur de cette nouvelle technologie de spectroscopie atomique et de spectroscopie de masse se trouve un générateur de vapeur photochimique sur pellicule fine, mécanisme d'efficacité supérieure pour ce qui est de la distribution de l'analyte. L'appareil comprend une chambre de réaction avec entrée pour l'échantillon liquide, un orifice d'entrée et un second de sortie pour le gaz vecteur, une surface supportant la pellicule de l'échantillon liquide dans la chambre de réaction, et une source de rayonnements ultraviolets placée de manière à ce que la surface portant l'échantillon soit irradiée.

Le générateur de vapeurs photochimiques sur pellicule fine permet une séparation rapide et très efficace des produits de réaction tout en atténuant les interférences des éléments concomitants. Il permet aussi de modifier la durée d'irradiation UV et améliore sensiblement l'efficacité du processus pour certains éléments. Le générateur et les procédés qui s'y associent rehaussent la sensibilité par un facteur maximal de 275 et le seuil de détection de jusqu'à 300 fois. L'efficacité au niveau de la vaporisation dépasse environ 20 % pour la plupart des analytes.

Avantages

Cette technologie permet une séparation rapide et très efficace des produits de réaction, diminue les interférences attribuables aux éléments concomitants et accroît sensiblement l'efficacité de la méthode pour certains éléments. Sa sensibilité s'en trouve multipliée par un facteur maximal de 275 et le seuil de détection est amélioré de jusqu'à 300 fois.

Brevets

Dossier no 11640 du CNRC : https://www.google.ca/patents/US7829872
Breveté aux É.-U., au Canada et en Europe

Dossier no 12196 du CNRC : https://www.google.ca/patents/US8785209
Breveté aux É.-U.; en attente de brevet au Canada

Contact

Martin Rutter, conseiller de portefeuille
Téléphone : 613-990-6439
Courriel Matrin.Rutter@nrc-cnrc.gc.ca

Licence rapide

Cette technologie du CNRC peut être utilisée pour la recherche et le développement en vertu du programme de licences rapides. Pour vous en procurer une, veuillez remplir le formulaire de commande de licence rapide.