Note ABES Etude et optimisation de la méthode LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) pour l'identification de matériaux organiques appliquée au recyclage des plastiques et à la conservation du patrimoine Study and optimisation of LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) for the identification of organic materials applied to the plastic sorting and to the conservation of cultural heritage LIBS Matériaux organiques Peintures murales Plastiques Signaux moléculaires LIBS Organic materials Mural paintings Plastics Molecular signals 535.8 547.8 Spectroscopie laser Spectroscopie d'émission atomique Chimiométrie Matériaux organiques Propriétés physico-chimiques Matières plastiques Recyclage Polymères -- Détérioration La LIBS est une technique d’analyse élémentaire dont la rapidité d’exécution et la portabilité en font une technique idéale pour l’analyse des matériaux sur site. Elle a déjà largement fait ses preuves dans le cadre de l’analyse de matériaux inorganiques. Mais les molécules organiques usuelles présentent des compositions atomiques similaires (C, O, H, N), rendant leur identification en LIBS difficile. L’utilisation de traitements de données tels que les rapports de raies ou la chimiométrie est donc inéluctable pour séparer efficacement plusieurs types de molécules organiques en LIBS. Malgré le caractère élémentaire de cette technique, les spectres obtenus lors de l’analyse de matériaux organiques montrent la signature spectrale de molécules diatomiques C2 et CN. Longtemps considéré comme des recombinaisons aléatoires des atomes présents dans le plasma, le signal de ces molécules s’avère d´dépendant de la nature des liaisons moléculaires de la molécule d’origine. Ce travail de thèse s’oriente autour de trois grands axes d’études - L’utilisation de traitements de données tels que la chimiométrie pour établir un protocole de traitements optimal visant à la discrimination des polymères dans le cadre du tri des plastiques. Un protocole optimisé a pu être avancé en UV et en IR. - L’identification des matières organiques utilisées en peinture murale (liants, adhésifs et consolidants) a pu être réalisée sur des échantillons de peinture de référence. Les traitements de données utilisés précédemment ont pu être appliqués sur ces échantillons présentant une matrice majoritairement inorganique. - La compréhension des procédés de formation des molécules diatomiques dans le plasma pour améliorer leur utilisation et ainsi optimiser la discrimination des matériaux organiques sur la base du signal moléculaire en LIBS. Le développement d’un système d’imagerie a permis de suivre le comportement spatio-temporel des espèces atomiques et moléculaires dans le plasma sous régimes UV et IR. Une hypothèse de formation des molécules sous ablation UV et IR a pu être établie. LIBS is an analytical technique usable on-site because of its speed ant its transportability. It has already been used many times for the characterization of inorganic materials. The problematic of organic materials identification is still a subject of many researches, particularly concerning the plastic sorting and the conservation of artworks. Usual organic molecules indeed present similar atomic compositions (C, O, H, N) that make difficult their discrimination by LIBS. The use of data treatments like line ratios or chemometric tools is clearly primordial to separate effectively several organic molecules.Over the elementary nature of LIBS analysis, spectra obtained with this technique from organic materials present molecular signals belonging to diatomic molecules like C2 or CN. Those molecules have been considered as being the result of random recombinations of atoms present in the plasma. But their signals appear to be dependent of the molecular nature of the analyzed organic materials. This PhD work has been based on three studies ; - The use of data treatments like chemometric tools in order to establish a treatment protocol for the discrimination of polymers. An optimized protocol was validated for UV and IR impulsions. - The identification of organic materials used on mural paintings (binders, adhesives and consolidants) was realized on several reference samples. The data treatments used previously were successfully applied on those samples whose nature is mostly inorganic. - The comprehension of the process of formation of diatomic molecules in order to optimize the discrimination of organic materials based on molecular signals obtained by LIBS. A system was developed for the imagery of laser-induced plasmas to detect the spatio-temporal behavior of atomic and molecular species under UV and IR ablation. A hypothesis about their formation in the plasmas was advanced. Electronic Thesis or Dissertation Text fr PDF 17775485 Université de Strasbourg Strasbourg 2014-12-31 https://theses.hal.science/tel-01062281 application/pdf 50346492 https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2013/gregoire_sylvain_2013_ED182.pdf http://www.theses.fr/2013STRAE001/abes https://theses.hal.science/tel-01062281 https://theses.hal.science/tel-01062281 https://theses.hal.science/tel-01062281 Gregoire Sylvain 1984-10-23 FR 167917366 20917486 https://theses.fr/2013STRAE001 2013STRAE001 https://doi.org/10.70675/dc61e234zfbe7z4962zbff3z8b935c221acb 2013-01-28 Chimie physique Strasbourg 131056549 Doctorat Docteur es non oui Holl Yves MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 059565659 Baschnagel Jörg MADS_PRESIDENT_DU_JURY 08327037X Mauchien Patrick MADS_MEMBRE_DU_JURY_1 179257781 Menu Michel MADS_MEMBRE_DU_JURY_2 03142872X Anglos Demetrios MADS_RAPPORTEUR_1 Bousquet Bruno MADS_RAPPORTEUR_2 148108644 École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 PH 156500019 Institut Charles Sadron (Strasbourg ; 1985-....) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 UPR 22 156774062 167 ddc:530 ddc:540 Holl Yves Baschnagel Jörg Mauchien Patrick Menu Michel Anglos Demetrios Bousquet Bruno École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....) Institut Charles Sadron (Strasbourg) PDF 17775485