La spectroscopie d’émission atomique (AES) est une technique analytique qui mesure l’énergie des atomes dans un échantillon. Au cœur de cette méthode se trouve l’ajout d’énergie à un échantillon pour voir ce qui arrive aux atomes déjà présents. Les éléments individuels produisent des faisceaux d’énergie lumineuse légèrement différents après que l’énergie supplémentaire altère temporairement l’atome. La partie lecteur d’une machine de spectroscopie d’émission atomique reconnaît l’énergie lumineuse provenant de l’échantillon, et la partie informatique de la machine calcule les concentrations d’éléments individuels dans un échantillon à partir de la ou des longueurs d’onde de la lumière entrante.
Chaque élément du monde, dans sa forme la plus simple, est un seul atome, bien que beaucoup se présentent dans la nature sous la forme de plusieurs atomes collés ensemble ou en combinaison avec d’autres éléments. Les atomes sont de minuscules particules qui ont généralement de petites particules appelées protons et neutrons collés ensemble dans un noyau central appelé noyau. Des particules encore plus petites appelées électrons entourent le noyau en continu.
Les électrons se déplacent autour du noyau d’une manière spécifique. De la même manière que les cerceaux de différents diamètres, les électrons ne tournent que dans des diamètres spécifiques, certains dans des orbitales de plus petit diamètre et d’autres dans des orbitales plus grandes. Utilement pour la spectroscopie d’émission atomique, cependant, chaque électron peut sauter à une orbitale supérieure si suffisamment d’énergie environnementale est présente.
Les échantillons pour l’analyse AES contiennent souvent des mélanges d’éléments et de composés tels que le sol, par exemple. Une machine de spectroscopie d’émission atomique, cependant, ne peut lire que des atomes individuels. Par conséquent, lorsqu’un analyste prépare un échantillon pour le test AES, il doit décomposer toutes les molécules du composé en atomes libres. En règle générale, l’analyste transforme l’échantillon en aérosol en ajoutant de l’énergie provenant de sources telles que des fours, des lasers ou des étincelles.
L’énergie supplémentaire de la source qui brise l’échantillon est également l’énergie qui agit sur les électrons dans les éléments de l’échantillon. Avec l’énergie supplémentaire, les électrons sautent dans des orbitales plus élevées. Lorsqu’ils retombent après que l’énergie se soit dissipée, l’énergie qu’ils avaient stockée à partir de la source émet sous forme de photons lumineux. Les photons sont comme de petits paquets d’énergie.
Chaque machine de spectroscopie possède un détecteur qui reconnaît la présence d’énergie et transmet cette information à un programme informatique qui convertit les données brutes en descriptions plus claires. Dans le cas d’une machine AES, le détecteur lit la présence et l’intensité des photons individuels. L’intensité se rapporte à la longueur d’onde de la lumière, et chaque élément présent dans l’échantillon a un réseau distinct de photons qui produirait des lectures de longueur d’onde spécifiques. À partir des photons, la machine peut donc déterminer quels éléments et quelle quantité de chacun sont présents dans un échantillon individuel.
Une autre méthode d’analyse de la composition élémentaire des échantillons est la spectroscopie d’absorption atomique (AAS.) Cela fonctionne sur les mêmes principes que l’AES, mais au lieu de lire la lumière émise par un échantillon sous tension, la machine lit la quantité d’énergie lumineuse que l’échantillon absorbe comme une indication du type et de la quantité d’électrons dans l’échantillon. L’AAS convient aux échantillons de gaz.