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Présentation de l’équipement :

La Résonance Paramagnétique Electronique(RPE), Electron Spin Resonance en anglais, est une technique d’analyse chimique spectroscopique. Elle permet la détection des électrons célibataires ou non-appariés dans des composés solides, en poudres ou liquides.

Elle permet de détecter les radicaux et les espèces paramagnétiques comme les défauts structuraux et certains degrés Red-Ox de métaux, radioactifs ou non. Nous l’utilisons entre autres pour étudier la dosimétrie des rayonnements ionisants la spéciation de métaux et la chimie sous rayonnement mais elle a de multiples applications possibles détaillées plus bas.

Description du principe :

Elle est basée sur l’application simultanée d’un champ magnétique et d’un champ électrique micro-onde. Ces champs interagissent avec les électrons non-appariés ou célibataires de l’échantillon par effet Zeeman pour créer des transitions RPE obéissant à des règles bien définies.

La position en champs magnétique (tenseur g) et l’espacement des raies permet l’identification du spin du centre paramagnétique et parfois sa nature et celle de son proche environnement (sphère de coordination, atomes voisins).

L’intégration du signal et un étalonnage rendent la technique utilisable pour quantifier ces espèces.

Applications :

  • Détection et quantification de radicaux libres ou piégées (HO°, TEMPO°, etc…)
  • Détermination de degré Red-Ox de métaux radioactifs ou non (Fe, Mn, Ni, Tc, Co, Cu etc…)
  • Détermiantion des atomes voisins (Cl, N, H2O, etc) via le couplage hyperfin
  • Détermination d’efficacité d’antioxydant
  • Dosimétrie des rayonnements ionisants
  • Différenciation monomère-dimère de métaux de transition ou radionucléides
  • Sonde des métaux en biologie (SOD à Cu ou Mn par exemple)
  • Détection de défauts structuraux dans les matériaux, radio ou photoinduits (fibres optiques, semi-conducteurs, vieillissement de polymères)
  • Contrôle de stérilisation des aliments ou des médicaments

Équipements utilisés :

 

Spectromètre RPE bande X (9.6GHz) Bruker EMX+ / champs MAX=1.2Tesla

Cavité haute sensibilité

Cavité avec mode parallèle (pour spin >=1 et autres cas spécifiques)

Cryostat pour spectres basse températures (4K à 300K)

 

Teslmètre RMN pour bonne précision des valeurs de g

Montage spécifique pour meure en phase aqueuse à température ambiante (AquaX)

Possibilités d’irradiations couplées via une collaboration scientifique

 

Caractéristiques :

  • Limites de détections :
    • 10-3 à 10-4MOL/L pour les métaux en solutions
    • quelques 10-9 MOL/L pour les radicaux en solutions
    • quelques 10+10 spins dans ech solides si raies fines
  • Quantités de matière nécessaires :
    • Liquide : 100µL
    • Poudres : qq mg à qq dizaines de mg

 

  • Les échantillons radioactifs sont acceptés, après étude par le service de radioprotection
  • Les échantillons sont insérés dans des tubes en silice suprasil Dint=3mm env.
  • Dans certains cas, des portes échantillons spécifiques sont à envisager