BTrap

Le spectromètre de masse BTrap

L'analyseur BTrap est transportable (mesures sur site / on-line) et est caractérisé par les points forts de la spectrométrie de masse FTICR, appliqués à l'analyse de COV en traces :

• Détection "large-bande" : La détection se fait simultanément sur toute la gamme de masse étudiée. Ainsi, on détecte tous les composés, que l'on s'attende ou non à leur présence (applications "screening").
• Haute résolution en masse et précision en masse : La très grande résolution en FTICR permet de distinguer séparément, sur un même spectre, deux masses très proches (classiquement, différenciation d'un hydrocarbure - groupe "CH4" - d'un composé oxygéné - groupe "O" -, ΔM = 0.036 u), et ceci sans avoir à passer par une étape séparative toujours plus lente (telle que la GC...). La précision de la mesure en masse permet d'approcher les masses exactes des espèces détectées, et ainsi d'attribuer une formule brute pour chacune d'entre elles (identification).
• Mesures "temps réel" : la FTICR est une technique de mesures en continu, permettant le suivi simultané de toutes les espèces détectées, à une cadence de l'ordre de la seconde.

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Ionisation douce

L'innovation du développement repose également sur l'utilisation de méthodes d'ionisation chimique avec ces analyseurs, telles que la PTR (Proton Transfer Reaction, transfert de proton) ou des réactions de transfert de charge. Le précurseur d'ionisation peut varier, mais est choisi pour ioniser sélectivement les analytes sans toucher à la matrice. En PTR, l'ion H3O+ est idéal puisqu'il réagit avec un grand nombre de COV (alcènes, aromatiques, amines, amides, acides, alcools, cétones, esters ...), sans toutefois réagir sur des gaz tels que O2, N2, H2O, Ar, He (matrices présentes pour des mesures environnementales ou pour des mesures ATG/SM). Les avantages sont donc :

• Ionisation douce : Moins ou peu de fragmentation observée. Idéalement, 1 pic = 1 composé. L'interprétation des spectres s'en trouve simplifiée.
• Sélectivité : L'ionisation est plus sélective, la matrice n'étant pas ionisée.
• Quantification : L'utilisation de méthodes d'ionisation chimique permet, à certaines conditions, une quantification absolue (sans étalonnage) puisque la réaction d'ionisation est une cinétique du premier ordre permettant d'exprimer une teneur (ex. : ppm v/v) pour chaque espèce détectée.

Sensibilité

La gamme des spectromètres BTrap comprend des analyseurs intégrant un aimant d'1 Tesla à 1,5 Tesla. Les performances (sensibilité/temps de réponse, résolution en masse, précision en masse ...) sont fixées par la valeur du champ magnétique de l'aimant intégrée dans l'instrument. Ainsi :

• BTrap 1 Tesla ~> LOD = 3-5 ppm à la seconde.
• BTrap 1,5 Tesla ~> LOD = ~ 200 ppb à la seconde.

En accumulant les signaux MS, on améliore ces sensibilités (gain rapport signal/bruit) au détriment du temps de mesure :

• BTrap 1 Tesla ~> LOD = 500 ppb en moins de 2 mn.
• BTrap 1,5 Tesla ~> LOD = 40 ppb en 25 s, et 25 ppb en 1 mn.

Afin d'améliorer encore ces performances, l'injection des échantillons par la méthode MIMS (voir Membrane Inlet Mass Spectrometry) permet un gain additionnel en sensibilité d'un facteur 10 à plusieurs centaines, en fonction de la nature de l'analyte étudié. Le temps de réponse est de l'ordre de la minute. Cette méthode est applicable pour l'analyse d'échantillons gazeux comme aqueux.

Applications

Des domaines d'application très variés sont concernés par l'utilisation de nos spectromètres de masse BTrap, tant dans le monde industriel (process.) que pour des besoins en laboratoire. Parmi ces domaines :

• Analyses en milieu confiné / des ambiances de travail : Développement d'un analyseur BTrap pour la mesure, dans un sous-marin, de COV émis en milieu confiné (contrat DGA). Campagne de mesures réalisée dans les locaux de l'ICMMO (Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay, Université Paris-Sud), de la pollution en COV de l'air ambiant au cours de l'activité de différents laboratoires (chimie organique, pièces stockage produits chimiques ...). La mesure temps réel apporte dans ce cas une cinétique rapide (l'évolution de la teneur en COV dans les secondes suivant une action), reflétant les risques inhérents à l'activité d'un laboratoire (COV respirés sur le lieu de travail).
• Analyses des émissions moteur : Développement d'un analyseur BTrap pour le suivi "temps réel" des COV émis à la sortie d'un moteur (contrat IFP).
• ANR DIRECT : Détection de traces d'explosifs et de drogues, en temps réel.
• Dégradation des matériaux : Notre collaboration avec la société Setaram (fabricant d'analyseurs thermogravimétriques et de calorimètres, Caluire, France) a permis le développement d'un couplage innovant TG/DSC-FTICRMS ("VistoMs"). En plus de l'information de la perte de masse (ATG) et des échanges de flux de chaleur (DSC), cet outil permet l'identification et la quantification des COV émis par le matériau au cours de sa dégradation (cinétique).
• Recherche fondamentale : Mesures de constantes de vitesse, cinétiques de réactivité…

© AlyXan - Dernière mise à jour : 27/02/2012