Contacts : Ioana Nuta et Christian Chatillon
La spectrométrie de Masse à Haute Température (SMHT) associe un réacteur de vaporisation sous vide à un spectromètre de masse. Le réacteur de vaporisation est le plus souvent une cellule dite d'effusion de Knudsen- récipient fermé ne possédant qu'un petit orifice sur l'une des parois - afin d'assurer à l'intérieur des conditions d'équilibre de vaporisation propres à la détermination de propriétés thermodynamiques. Le réacteur peut être aussi une surface évaporant librement lorsque l'expérimentateur désire étudier la cinétique de vaporisation, c'est-à-dire déterminer les étapes les plus lentes qui contrôlent la vaporisation et les coefficients dits d'évaporation qui leurs sont associés.
Dans un fonctionnement classique, la SMHT permet l'étude des phases gazeuses « vapeurs » : identification des espèces gazeuses évaporantes, détermination de leurs pressions partielles et de leur enthalpies de formation. Dans la version plus évoluée que nous avons réalisée au laboratoire, une cellule d'effusion à plusieurs compartiments dite cellule multiple, permet des mesures directes d'activités, c'est-à-dire de pressions partielles rapportées aux corps purs, et ceci pour des systèmes à plusieurs constituants puisque la spectrométrie a un caractère analytique. C'est d'ailleurs la seule méthode qui autorise des mesures simultanées de plusieurs activités.
La gamme des pressions partielles mesurables va de 10-11 à 10-4 bar, les températures pouvant aller de -30°C à 2350°C dans nos dispositifs actuels.
On dispose de plusieurs types de réacteurs de vaporisation:
Réacteur à cellule simple (T<2350°C)
(cellule de Knudsen classique)
Applications: vaporisations de céramiques, de métaux...identification de vapeurs, déterminations de constantes d'équilibre, enthalpie de formation des molécules gazeuses
Réacteur thermocinétique (T<1600°C)
Applications: projet « CHimie de l'Iode dans le Réacteur Nucléaire Primaire » (« réacteur CHIP ») ...
Réacteur à cellule multiple (T<2350°C)
Applications: mesure d'activités (alliages, super alliages, sels fondus, mélange d'oxydes, céramiques complexes ...) et détermination d'enthalpie libre partielles
Réacteur à cellule simple basse température (-30°C<100°C)
Applications: composés organométalliques, chlorures, bromures,...