Analyse des impuretés dans les gaz de zéro

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1 Analyse des impuretés dans les gaz de zéro T. Macé (LNE/LCSQA) 13/10/2010 1

2 Objectifs Définition Qu est-ce qu un gaz de zéro? Gaz de pureté contrôlée qui doit être au moins exempt du gaz à analyser et des substances pouvant interférer (ex : air, azote) Objectif Mettre en place des moyens techniques pour vérifier la pureté des gaz de zéro en caractérisant et en quantifiant les impuretés présentes dans ces gaz de zéro Perspectives Analyse et comparaison des gaz de zéro vendus par les fabricants de gaz afin de valider le choix des fournisseurs et de répondre aux exigences normatives 13/10/2010 2

3 Choix de l appareil (1) Etat de l art avant 2007 Depuis 2000 : utilisation d un spectrophotomètre FTIR (BIO-RAD) avec une cellule à gaz ayant un long trajet optique de 100 mètres (INFRARED ANALYSIS) Mais, limite de détection pour le NO de 8 nmol/mol : valeur trop élevée Améliorations apportées au système : limite de détection pour le NO de 4 nmol/mol (encore trop élevé vis-à-vis des spécifications des normes européennes de 1 nmol/mol dans les gaz de zéro) Pas de nouvelles possibilités d amélioration du spectrophotomètre FTIR 2007 : exigences des nouvelles normes européennes et demandes fortes des AASQA Relance de l étude 13/10/2010 3

4 Choix de l appareil (2) Etude 2007 Rechercher un appareil capable d analyser simultanément certaines impuretés NO, NO 2, SO 2 et CO dans l air zéro considérées comme prioritaires (Normes européennes) Etude bibliographique Essais sur des matériels disponibles chez les fabricants Un seul système analytique présentant les performances techniques requises pour l analyse des quatre impuretés NO, NO 2, CO et SO 2 en simultané avec des limites de détection < à 1 nmol/mol Spectromètre de type «Tunable Infrared Laser Absorption» de marque DUAL QC-TILDAS-210 de la société Aerodyne Research Avec 2 lasers pour l analyse du NO et du NO 2 13/10/2010 4

5 Choix de l appareil (3) QC-Laser livré en juin /10/2010 5

6 Résultats des essais pour les composés NO et NO 2 (1) Essais réalisés avec le NO Prise en mains et optimisation du système Optimisation des réglages du système (bruit de fond, longueur du trajet optique ) Définition d un protocole de mise en service (temps d attente, paramètres de réglage ) Caractérisation de la méthode Détermination de la fonction d étalonnage (linéarité) avec des mélanges ayant des concentrations comprises entre 0,2 et 1,5 nmol/mol par dilution d un mélange gazeux à 200 nmol/mol y = x R 2 = /10/

7 Résultats des essais pour les composés NO et NO 2 (2) Essais réalisés avec le NO (suite) Détermination des limites de détection et de quantification Limite de quantification de 0,2 nmol/mol (< à 1 nmol/mol des normes européennes : Ok) Pour des concentrations en NO comprises entre 0,2 et 1 nmol/mol Incertitude de 0,2 nmol/mol Essais réalisés avec le NO 2 Détermination des limites de détection et de quantification Limite de quantification de 0,1 nmol/mol (< à 1 nmol/mol des normes européennes : Ok) Pour des concentrations en NO 2 comprises entre 0,1 et 1 nmol/mol Incertitude de 0,2 nmol/mol 13/10/2010 7

8 Analyse des composés CO et SO 2 Renvoi du matériel aux USA pour ajouter 2 lasers pour le SO 2 et le CO Optimisation et développement de la méthode Détermination des limites de détection et de quantification CO : LD de 0,2 nmol/mol et LQ de 0,4 nmol/mol SO 2 : LD de 0,2 nmol/mol et LQ de 0,6 nmol/mol Incertitudes de mesure en cours d estimation (de l ordre de 0,6 nmol/mol) 13/10/2010 8

9 Analyse des gaz de zéro Perspectives (1) Optimisation de la méthode d'analyse pour pouvoir mesurer simultanément de très faibles concentrations (inférieures à 1 nmol/mol) de NO, NO 2, SO 2 et CO dans un même gaz de zéro en utilisant l'ensemble des résultats obtenus lors des études menées de 2008 à 2010 Réalisation de raccordements "pilotes" de gaz de zéro Mesure simultanée des concentrations résiduelles de SO 2, NO, NO 2 et CO dans les gaz de zéro de certains niveaux 2 selon une périodicité à fixer avec les AASQA en utilisant le spectromètre DUAL QC-TILDAS /10/2010 9

10 Perspectives (2) Utilisation de ce type d appareil pour les analyses de NO et de NO 2 actuellement effectuées avec le même analyseur basé sur la chimiluminescence Avantages Etalonnage du NO 2 (et du NO) par spectrométrie permettant de faire une analyse "directe" de ces composés en s'affranchissant de l'utilisation du four de conversion pour le NO 2 Temps de stabilisation et d'analyse des composés par spectrométrie relativement courts : réduction des temps d'étalonnage lors des raccordements trimestriels des mélanges gazeux de NO et NO 2 des niveaux 2 Calendrier Résolution du spectromètre bien supérieure à celle des analyseurs basés sur le principe de la chimiluminescence 2011 : Etude de faisabilité des étalonnages pour NO 2 En fonction des résultats obtenus, poursuite de l étude pour NO en /10/