EP4427023A1 - Procédé et dispositif d'analyse d'un ensemble d'échantillons ou bien d'une surface - Google Patents

Procédé et dispositif d'analyse d'un ensemble d'échantillons ou bien d'une surface

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Publication number
EP4427023A1
EP4427023A1 EP22805860.8A EP22805860A EP4427023A1 EP 4427023 A1 EP4427023 A1 EP 4427023A1 EP 22805860 A EP22805860 A EP 22805860A EP 4427023 A1 EP4427023 A1 EP 4427023A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
decimetric
technical
support
plate
chemical mapping
Prior art date
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Pending
Application number
EP22805860.8A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Pascal Robert
Jean CAUZID
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Institut National Polytechnique de Lorraine
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Institut National Polytechnique de Lorraine
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Institut National Polytechnique de Lorraine filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Publication of EP4427023A1 publication Critical patent/EP4427023A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3563—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing solids; Preparation of samples therefor
    • G—PHYSICS
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    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/68—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving proteins, peptides or amino acids
    • G01N33/6803—General methods of protein analysis not limited to specific proteins or families of proteins
    • G01N33/6848—Methods of protein analysis involving mass spectrometry
    • G01N33/6851—Methods of protein analysis involving laser desorption ionisation mass spectrometry
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    • G01N21/718—Laser microanalysis, i.e. with formation of sample plasma
    • G—PHYSICS
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    • G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
    • G01N23/223—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material by irradiating the sample with X-rays or gamma-rays and by measuring X-ray fluorescence
    • G—PHYSICS
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    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/24—Earth materials

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for multi-technical and multi-decimetric chemical analysis for the study of a set of samples or else of a surface.
  • Devices are known for the physical, mineralogical and/or chemical characterization of rocks which make it possible to measure, non-destructively, several parameters such as density, magnetic susceptibility, mineralogy, etc. Measurements are made on drill cores.
  • the device developed by the company Geotek.
  • This device comprises a bench and an analysis system.
  • the bench comprises an inlet conveyor on which the core to be analyzed is placed, an analysis conveyor on which the core is transferred for analysis and an outlet conveyor on which the core is transferred after analysis.
  • the movement of the core then takes place only along a so-called longitudinal axis X.
  • the analysis system comprises an analysis instrument and fixing elements.
  • the analysis instrument is secured to the analysis conveyor of the bench by means of the fixing elements.
  • the analysis instrument scans the core during analysis along the X axis.
  • this device is bulky and limited in terms of analysis instrument because the instrument can only move along the X axis. In addition, it is dedicated specifically to the analysis of cores.
  • a measuring assembly comprising optical means for laser illumination, optical means for collecting the light from the plasma and an imaging camera;
  • a carrot support for supporting the carrot on a measuring table, and for maintaining the carrot in a predetermined position
  • this device is bulky and limited in terms of analysis instrument since it is dedicated to spectroscopic analysis induced by laser ablation (known as LIBS for Laser Induced Breakdown Spectroscopy in English).
  • the invention aims to provide a more ergonomic multi-technical and multi-decimetric chemical mapping device which has protocol flexibility so as to allow the analysis of a plurality of supports, that is to say that is to say the analysis not only of cores but also the analysis of walls and samples.
  • the subject of the invention is a multi-technical and multi-decimetric chemical mapping device for the study of a set of samples, cores or even a surface, characterized in that said device comprises a control computer, a control unit, a measuring instrument, at least one first longitudinal rail extending in a so-called longitudinal direction, a support mounted in translation on said longitudinal rail in said longitudinal direction, a plate mounted in translation on said support in a so-called transverse direction and perpendicular to said longitudinal direction, a fixing provided for fixing the measuring instrument, mounted in translation on said plate in a so-called vertical direction, means for actuating the translation respectively of the support, of the plate and fixing, said means being slaved to the control unit.
  • the measuring instrument can be chosen from the list defined by infrared ray spectrometers, laser ablation spectroscopes, X-ray fluorescence spectrometers, RAMAN spectrometers.
  • the device may further comprise a bench extending in the longitudinal direction and on which is fixed the at least one longitudinal rail.
  • the bench may include a conveyor capable of moving the set of samples or cores in the so-called longitudinal direction.
  • the device may further comprise a compartmentalized tray provided to accommodate a set of samples, and/or a box provided to accommodate carrots.
  • the device may also comprise a set of stops and wedges making it possible to wedge and block said tray and/or said box.
  • the device may comprise a second longitudinal rail and the support may comprise two sliders mounted in translation respectively on each of the longitudinal rails.
  • the support may comprise at least one transverse rail on which the plate is mounted in translation in the so-called transverse direction.
  • an actuator can be fixed to the plate, the movable part in vertical translation of said actuator carrying the fixing of the measuring instrument.
  • the means for actuating the translation respectively of the support, of the plate and of the binding can be electric motors.
  • the support is provided with means for fixing the support to a surface.
  • the device may comprise a Point-Line-Plane system, comprising a fixed base, a mobile base, three balls housed for two of them respectively in a trihedron and a V-shaped groove, three screws passing through the mobile base and dedicated respectively to the attachment of one of the balls.
  • a Point-Line-Plane system comprising a fixed base, a mobile base, three balls housed for two of them respectively in a trihedron and a V-shaped groove, three screws passing through the mobile base and dedicated respectively to the attachment of one of the balls.
  • the invention also relates to a multi-technical and multi-decimetric chemical mapping method for the study of a plate of samples or cores, using a multi-technical and multi-decimetric chemical mapping device conforming to a mode of realization of the invention and comprising a bench, a conveyor as well as a compartmentalized tray to accommodate a set of samples, and/or a box to accommodate carrots, characterized in that the positioning on the bench of the tray furnished with a set of samples, or of the box filled with carrots, then the tray or the box is blocked when the bench comprises a set of stops and blocking and pressing wedges, then the control unit controls according to a program executed by the computer, the displacement of the measuring instrument, along at least one of the three directions (X), (Y), (Z), so as to successively analyze all the samples or else the set of carrots.
  • a multi-technical and multi-decimetric chemical mapping device conforming to a mode of realization of the invention and comprising a bench, a conveyor as well as a compartmentalized
  • the invention also relates to a multi-technical and multi-decimetric chemical mapping method for the study of a surface, using a multi-technical and multi-decimetric chemical mapping device in accordance with an embodiment of the invention in which the support comprises means for attaching it to a surface, said device further comprising a measuring instrument chosen from the list defined by infrared ray spectrometers, laser ablation spectroscopes, X-ray fluorescence spectrometers, RAMAN spectrometers, characterized in that the support is fixed to the surface by means of the fixings, then the control unit controls according to a program executed by the computer, the displacement of the measuring instrument, following at least one of the three directions (X), (Y), (Z), so as to analyze a predefined zone of said surface.
  • a measuring instrument chosen from the list defined by infrared ray spectrometers, laser ablation spectroscopes, X-ray fluorescence spectrometers, RAMAN spectrometers, characterized
  • FIG.l This figure shows a schematic perspective view of a multi-technical and multi-decimetric chemical mapping device according to one embodiment of the invention.
  • FIG.2 This figure shows a schematic top view of a multi-technical and multi-decimetric chemical mapping device according to one embodiment of the invention.
  • FIG.3 This figure shows a schematic side view of a multi-technical and multi-decimetric chemical mapping device according to one embodiment of the invention.
  • FIG.4 This figure shows a schematic front view of a multi-technical and multi-decimetric chemical mapping device according to one embodiment of the invention.
  • FIG.5 This figure shows a detailed view of the assembly of an infrared ray spectrometer on a multi-technical and multi-decimetric chemical mapping device according to one embodiment of the invention.
  • FIG.6 This figure shows a detailed view of the assembly of an X-ray fluorescence spectrometer on a multi-technical and multi-decimetric chemical mapping device in accordance with one embodiment of the invention.
  • FIG.7 This figure represents a detailed view of the assembly of a RAMAN spectrometer on a multi-technical and multi-decimetric chemical mapping device in accordance with one embodiment of the invention.
  • FIG.8 This figure shows a perspective view of a tray capable of receiving a set of tubes containing samples that can be analyzed on a multi-technical and multi-decimetric chemical mapping device conforming to an embodiment of the 'invention.
  • FIG.9 This figure represents a perspective view of a Point-Line-Plane system implemented in a multi-technical and multi-decimetric chemical mapping device in accordance with one embodiment of the invention.
  • FIG.10 This figure represents a detailed view of a Point-Line-Plane system implemented in a multi-technical and multi-decimetric chemical mapping device in accordance with one embodiment of the invention.
  • FIG.11 This figure shows a detailed view of a set of abutments and wedging and blocking wedges, implemented in a multi-technical and multi-decimetric chemical mapping device according to one embodiment of the invention .
  • FIG.12 This figure shows another detailed view of a set of abutments and wedging and locking wedges, implemented in a multi-technical and multi-decimetric chemical mapping in accordance with one embodiment of the invention.
  • variants of the invention may in particular be considered comprising only a selection of characteristics described, isolated from the other characteristics described, even if this selection is isolated within a sentence comprising such other features, if such selection of features is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention from prior art information.
  • This selection includes at least one feature, preferably functional without structural details, or with only part of the structural details if only that part is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention from prior art information .
  • Figures 1 to 4 represent, from various points of view, a multi-technical and multi-decimetric chemical mapping device for the study of a set of samples, cores or even a surface according to the principle of the invention. .
  • the multi-technical and multi-decimetric chemical mapping device comprises at least a pilot PC computer, an ECU control unit, a first rail 13 extending in a so-called longitudinal direction (X), a support 2 mounted in translation along said longitudinal direction on said rail 13, a plate 21 mounted in translation in a so-called transverse direction (Y) on said support, an attachment 22 for a measuring instrument, mounted in translation on said plate in a so-called vertical direction (Z).
  • the support 2 moves along the longitudinal direction (X), as does the plate 21 mounted on the support 2 and the attachment 22 mounted on the plate.
  • the plate 21 therefore moves in the longitudinal direction (X) as well as in the transverse direction (Y) as does the attachment 22 mounted on the plate.
  • the binding 22 therefore moves along the longitudinal direction (X), along the transverse direction (Y), as well as along the vertical direction (Z).
  • the device also comprises means 24, 25, 26 for actuating the translation respectively of the support, of the plate and of the binding.
  • control unit ECU controls the movement of the binding 22 according to a specific program.
  • the program is developed in LabVIEW and has two parts:
  • the interface between the user and the device according to manual or automatic control, and the control and display of the variables used in the program. It can be buttons, tables, text, etc.
  • the multi-technical and multi-decimetric chemical mapping device can advantageously comprise a bench 1 on which the support 2 is rested.
  • the support 2 comprises two sliders 20 each mounted in translation respectively on one of the two longitudinal rails 13 integral with the bench 1.
  • the support 2 advantageously comprises at least one transverse rail 23 on which is mounted, in translation in the so-called transverse direction (Y), the plate 21.
  • the bench 1 advantageously comprises a conveyor 11 capable of moving material in the so-called longitudinal direction X.
  • This conveyor is equipped with a plurality of fixed rollers 12.
  • the bench can comprise a set of stops and wedges making it possible to wedge and block sample trays or even boxes of cores to be analyzed.
  • this assembly comprises a 14y veneer abutment in the transverse direction (Y), a 14x veneer abutment in the longitudinal direction (X), a 15x blocking abutment in the direction longitudinal (X) and a 15y veneer wedge.
  • the stops 14x, 15x, 14y are actuated by means of cylinders 140x, 150x, 140y.
  • An actuator 24 is advantageously fixed to the plate 21, the movable part 240 of said actuator carrying the fixing 22 of the measuring instrument 4.
  • the means 24, 25, 26 for actuating the translation respectively of the support, of the plate and of the binding are electric motors.
  • the device comprises feet 10 on which the bench 1 rests.
  • the support is provided with means 29 for securing it to a surface.
  • the device further comprises a tray 3 compartmentalized so as to accommodate a set of samples.
  • This tray can be a molded plastic plate which has on one of its faces indentations 30 made at regular intervals and capable of receiving tubes filled with samples (generally in powder form).
  • the geometry of the analysis tubes being identical for all, there is no difference in height between the tubes and therefore no adjustment to be made (no tilt to modify).
  • the plate 3 is more precisely pierced with 100 slots distributed in 10 rows and 10 columns. These slots are sized to receive small PVC tubes or boxes filled with powdered materials to be analyzed. These boxes are closed by a plastic film which does not interfere in the X-ray fluorescence analysis.
  • This system can be used on a multi-technical and multi-decimetric chemical mapping device in accordance with one embodiment of the invention.
  • the device can also comprise a box suitable for accommodating carrots.
  • the device advantageously comprises a Point-Line-Plane system 5.
  • the Point-Line-Plan system consists of a fixed base 50, a mobile base 51 delimited by four edges 55, three balls 56 housed for two of them respectively in a trihedron 57 and for the third in a V-shaped groove, three screws 520, 521, 522 each passing through an insert 53 as well as the mobile base and respectively dedicated to securing one of the balls.
  • the position of the fixed base 50 relative to the mobile base 51 is adjusted by means of two traction springs 54 and three screws 520, 521, 522.
  • the device comprises a first indicator light 27 secured to the support 2 as well as a second indicator light 28 secured to the plate 21.
  • the first indicator light is activated to signal the movements of the analysis instruments.
  • the second indicator light is activated to signal that an analysis instrument is in operation, with a potential danger. It is implemented in particular during:
  • the device comprises a measuring instrument chosen from the list defined by infrared ray spectrometers, laser ablation spectroscopes, fluorescence spectrometers at X-rays, RAMAN spectrometers.
  • Infrared spectroscopy is a class of spectroscopy that deals with the infrared region of the electromagnetic spectrum. It covers a wide range of techniques, the most common being a type of absorption spectroscopy. As with all spectroscopy techniques, it can be used for the identification of compounds or to determine the composition of a sample. Since the acquisition instruments are miniaturized, they are transportable, even for outdoor use. With the increase in computer filtering and result processing technologies, samples in solution can now be measured precisely (water has a broad absorbance at the wavelengths of interest, which renders an unprocessed spectrum uninterpretable). Some instruments have their own databases, so identification can also be automated.
  • FIG. 5 shows in detail the assembly of an IR spectrometer. 4 on the device according to the invention. More particularly, the IR spectrometer 4 is fixed on a support 220 and held by means of a tab 221, thus constituting the fixing 22.
  • the support 220 is itself mounted on the mobile part 240 of the actuator 24, itself -even mounted on the plate 21.
  • a connection box 241 makes it possible to electrically connect the various instruments to the control PC. This box has a USB socket and three specific sockets adapted to the various instruments. Actuator 24 is controlled by the ECU.
  • Laser-induced plasma spectrometry is a very weakly destructive analytical technique (micron surface ablation) whose principle is based on the use of non-ionizing monochromatic radiation.
  • 1-A high energy pulsed laser is focused on the sample.
  • the high temperature of the laser on the sample results in the ablation of a small volume of material in a plasma.
  • the plasma contains excited atoms and ions from the sample.
  • the environment is controlled: air, argon, helium.
  • the spectrometer separates all the wavelengths using high-resolution dispersive optics then detects them with a charge-coupled sensor (CCD) containing a very large number of pixels aligned in arrays of photodiodes.
  • CCD charge-coupled sensor
  • Each pixel corresponds to a precise and known wavelength.
  • the intensity collected by each pixel is proportional to the quantity of photons collected.
  • the wavelength (X axis) and the intensity (Y axis) make it possible to display a histogram (spectrum) characteristic of an ablated point (therefore of the sample if it is homogeneous).
  • 5-Thus if the pixel considered corresponds to the wavelength of a de-excitation characteristic of an electronic transition of an element, an appropriate calibration can calculate the mass concentration of this element in the matrix. By processing the entire spectrum, it is possible to deduce the concentration of all the elements present from hydrogen to uranium (if they have been calibrated).
  • X-ray fluorescence spectrometry is a chemical analysis technique using a physical property of matter, X-ray fluorescence.
  • the matter When we bombard matter with X-rays, the matter re-emits energy in the form, among other things, of X-rays, this is X-ray fluorescence, or secondary emission of X-rays.
  • the spectrum of X-rays emitted by the material is characteristic of the composition of the sample, by analyzing this spectrum, one can deduce the elemental composition, that is to say the mass concentrations of elements.
  • WD-XRF wavelength dispersive X-ray fluorescence spectrometry
  • ED-XRF energy dispersive X-ray fluorescence spectrometry
  • FIG. 6 illustrates an attachment 22 of an X-ray fluorescence spectrometer to a device according to the invention.
  • the head of the X-ray fluorescence spectrometer is fixed on a support 222' itself mounted on a plate 221'.
  • Four threaded rods 223' are screwed onto this plate.
  • the rods pass through two horizontal bars 220' which are integral with the mobile part 240 of the jack Z.
  • Springs inserted between the support plate and the horizontal bars make it possible to dampen the contact between the head of the spectrometer and the part to be analyzed. This contact must be flexible (so as not to induce mechanical stresses on the instrument and the sample) and firm (to be able to actuate the contact which allows the instrument to send its X-ray flux).
  • Raman spectroscopy or Raman spectrometry
  • Raman microspectroscopy are non-destructive methods for observing and characterizing the molecular composition and external structure of a material, which exploits the physical phenomenon that a medium slightly changes the frequency light flowing through it. This frequency shift, known as the Raman effect, corresponds to an exchange of energy between the light ray and the medium, and provides information on the substrate itself.
  • Raman spectroscopy involves shining monochromatic light onto the sample and analyzing the scattered light. The information obtained by the measurement and analysis of this shift makes it possible to trace certain properties of the medium, by spectroscopy.
  • Coherent Raman scattering does not use an observation of spontaneously scattered light during molecular collisions, but the coherent amplification of a second ray of different frequency and temporally incoherent from the excitatory ray.
  • This technique is complementary to infrared spectroscopy. Both allow to study the vibrational modes of a molecule, but the selection rules for the two spectroscopies can be different depending on the molecular symmetry. At molecules with a center of symmetry, no vibrational mode is observable at the same time at both spectroscopies. Some modes are active in Raman only and others in infrared only.
  • FIG. 7 illustrates an assembly of a RAMAN spectrometer on a device according to the invention.
  • the round head of the spectrometer is blocked in the cylindrical hole of a plate which is fixed to the base of the movable part 240 of the actuator Z.
  • the spectrometer is held in balance by two nylon screws which tighten its head on the plate .
  • the spectrometer is connected to the USB socket of the 241 box. Its power supply is fixed on the "instrument power supply support"
  • Such a device makes it possible to carry out the analysis directly in a mine, on an archaeological site or even a geological site without the need to carry out the drilling of the support to extract a core.
  • Such a device allows horizontal analysis but also inclined analysis up to the vertical and allows analysis both on floors and on walls.
  • control unit controls, according to a program executed by the computer, the movement of the measuring instrument, in at least one of the three directions (X), (Y), (Z), so as to successively analyze all the samples or all the cores.
  • the analysis instrument can be variable depending on the mapping to be carried out: infrared, LIBS, Raman, X-ray fluorescence, high resolution photography. It is also possible to combine several analysis instruments so as to specify the chemical composition of the analyzed zones.
  • the device according to the invention makes it possible to produce maps of minerals with chemical and optical characterization instruments (Infrared, Laser ablation spectroscopy (LIBS), Raman, X-ray fluorescence, high resolution photography).
  • chemical and optical characterization instruments Infrared, Laser ablation spectroscopy (LIBS), Raman, X-ray fluorescence, high resolution photography.
  • the nature of the mineral elements can be of all types: geological samples, archaeological samples (mosaics, paintings for example).
  • the device according to the invention makes it possible to work on plane or quasi-plane samples, of centimeter to metric size, of geological cores.
  • the positioning of the device can be horizontal or inclined to the vertical. It enables analyzes to be carried out both on the ground and on the walls (mine working faces, for example).
  • the device according to the invention makes it possible to eliminate the tedious and repetitive nature of manual analyses. For example, for X-ray fluorescence analyses, the analysis times can reach several minutes for the same point without moving.
  • the system can be transported by a van or any other vehicle under 3.5 T.

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Abstract

La présente invention a pour objet un dispositif et un procédé de cartographie chimique multi-techniques et pluri-décimétrique pour l'étude d'un ensemble d'échantillons, de carottes ou bien d'une surface, caractérisé en ce que ledit dispositif comporte un ordinateur de pilotage, une unité de commande, un instrument de mesure, au moins un rail longitudinal (13) s'étendant suivant une direction dite longitudinale (X), un support (2) monté en translation sur ledit rail longitudinal selon ladite direction longitudinale, une plaque (21) montée en translation sur ledit support selon une direction dite transversale (Y) et perpendiculaire à ladite direction longitudinale, une fixation (22) prévue pour fixer l'instrument de mesure et montée en translation sur ladite plaque selon une direction dite verticale (Z), des moyens (24, 25, 26) pour actionner la translation respectivement du support, de la plaque et de la fixation, lesdits moyens étant asservis à l'unité de commande.

Description

DESCRIPTION
PROCÉDÉ ET DISPOSITIF D'ANALYSE D'UN ENSEMBLE D'ÉCHANTILLONS OU BIEN D'UNE SURFACE
La présente invention concerne un procédé et un dispositif d'analyse chimique multi-techniques et pluri-décimétrique pour l'étude d'un ensemble d'échantillons ou bien d'une surface.
Il est connu des dispositifs de caractérisation physique, minéralogique et/ou chimiques des roches qui permettent de mesurer, de manière non destructive, plusieurs paramètres tels que la densité, la susceptibilité magnétique, la minéralogie, etc. Les mesures s'effectuent sur des carottes de forage.
En particulier, il existe le dispositif développé par la société Geotek. Ce dispositif comporte un banc et un système d'analyse. Le banc comporte un convoyeur d'entrée sur lequel est disposée la carotte à analyser, un convoyeur d'analyse sur lequel est transférée la carotte pour analyse et un convoyeur de sortie sur lequel la carotte est transférée après analyse. Le mouvement de la carotte s'effectue alors seulement le long d'un axe dit longitudinal X. Le système d'analyse comporte un instrument d'analyse et des éléments de fixation.
L'instrument d'analyse est assujetti au convoyeur d'analyse du banc au moyen des éléments de fixation. L'instrument d'analyse balaye la carotte lors de l'analyse le long de l'axe X.
Toutefois, ce dispositif est encombrant et limité en termes d'instrument d'analyse du fait que l'instrument ne peut se déplacer que le long de l'axe X. De plus, il est dédié spécifiquement à l'analyse de carottes.
Il est également connu, à travers du document FR 3 022 029 Al, un dispositif d'analyse spectroscopique de carotte de forage, notamment de carottes de forage d'exploitation pétrolière, minière ou scientifique mettant en œuvre une méthode d'analyse spectroscopique induite par ablation laser (dite LIBS pour Laser Induced Breakdown Spectroscopy en anglais). Le dispositif comporte :
- un ensemble de mesure comprenant des moyens optiques d'illumination laser, des moyens optiques de collecte de la lumière du plasma et une caméra d'imagerie ;
- au moins un spectromètre relié aux moyens optique de collecte ; - des moyens de traitement de données pour traiter les signaux fournis par l'au moins un spectromètre et les images fournies par la caméra ;
- un support de carotte pour supporter la carotte sur une table de mesure, et pour maintenir la carotte dans une position prédéterminée ;
- des moyens pour opérer un déplacement relatif entre l'ensemble de mesure et le support de carotte.
Toutefois, ce dispositif est encombrant et limité en termes d'instrument d'analyse puisqu'il est dédié à l'analyse spectroscopique induite par ablation laser (dite LIBS pour Laser Induced Breakdown Spectroscopy en anglais).
De plus, il est dédié spécifiquement à l'analyse de carottes.
C'est pourquoi l'invention vise à fournir un dispositif de cartographie chimique multi-techniques et pluri-décimétrique davantage ergonomique et qui présente une souplesse de protocole de manière à permettre l'analyse d'une pluralité de supports, c'est-à-dire l'analyse non seulement de carottes mais également l'analyse de parois et d'échantillons.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de cartographie chimique multi- techniques et pluri-décimétrique pour l'étude d'un ensemble d'échantillons, de carottes ou bien d'une surface, caractérisé en ce que ledit dispositif comporte un ordinateur de pilotage, une unité de commande, un instrument de mesure, au moins un premier rail longitudinal s'étendant suivant une direction dite longitudinale, un support monté en translation sur ledit rail longitudinal suivant ladite direction longitudinale, une plaque montée en translation sur ledit support suivant une direction dite transversale et perpendiculaire à ladite direction longitudinale, une fixation prévue pour fixer l'instrument de mesure, montée en translation sur ladite plaque suivant une direction dite verticale, des moyens pour actionner la translation respectivement du support, de la plaque et de la fixation, lesdits moyens étant asservis à l'unité de commande .
Des caractéristiques optionnelles de l'invention, complémentaires ou de substitution sont énoncées ci-après.
Avantageusement, l'instrument de mesure peut être choisi dans la liste définie par les spectromètres à rayons infrarouges, les spectroscopes d'ablation laser, les spectromètres de fluorescence à rayons X, les spectromètres RAMAN. Selon un mode de réalisation, le dispositif peut comporter en outre un banc s'étendant suivant la direction longitudinale et sur lequel est fixé le au moins un rail longitudinal.
De manière préférentielle, le banc peut comporter un convoyeur apte à déplacer l'ensemble d'échantillons ou de carottes suivant la direction dite longitudinale.
De manière également préférentielle, le dispositif peut comporter en outre un plateau compartimenté prévu pour accueillir un ensemble d'échantillons, et/ou une caisse prévue pour accueillir des carottes.
De manière encore plus préférentielle, le dispositif peut comporter en outre un ensemble de butées et de cales permettant de caler et de bloquer ledit plateau et/ou ladite caisse.
Selon un certain mode de réalisation, le dispositif peut comporter un second rail longitudinal et le support peut comporter deux coulisseaux montés en translation respectivement sur chacun des rails longitudinaux.
Avantageusement, le support peut comprendre au moins un rail transversal sur lequel est montée en translation selon la direction dite transversale la plaque.
Selon un autre mode de réalisation, un actionneur peut être fixé à la plaque, la partie mobile en translation verticale dudit actionneur portant la fixation de l'instrument de mesure.
De manière préférentielle, les moyens pour actionner la translation respectivement du support, de la plaque et de la fixation peuvent être des moteurs électriques.
Avantageusement, le support est doté de moyens pour fixer le support sur une surface.
Avantageusement, le dispositif peut comporter un système Point-Trait-Plan, comportant une base fixe, une base mobile, trois billes logées pour deux d'entre elles respectivement dans un trièdre et une rainure en V, trois vis traversant la base mobile et dédiées respectivement à la solidarisation d'une des billes.
L'invention a également pour objet un procédé de cartographie chimique multitechniques et pluri-décimétrique pour l'étude d'un plateau d'échantillons ou de carottes, utilisant un dispositif de cartographie chimique multi-techniques et pluri-décimétrique conforme à un mode de réalisation de l'invention et comportant un banc, un convoyeur ainsi qu'un plateau compartimenté pour accueillir un ensemble d'échantillons, et/ou une caisse pour accueillir des carottes, caractérisé en ce qu'on procède manuellement au positionnement sur le banc du plateau garni d'un ensemble d'échantillons, ou de la caisse garnie de carottes, puis on procède au blocage du plateau ou de la caisse lorsque le banc comporte un ensemble de butées et de cales de blocage et de plaquage, puis l'unité de commande pilote selon un programme exécuté par l'ordinateur, le déplacement de l'instrument de mesure, suivant au moins l'une des trois directions (X), (Y), (Z), de manière à analyser successivement l'ensemble des échantillons ou bien l'ensemble des carottes.
L'invention a également pour objet un procédé de cartographie chimique multitechniques et pluri-décimétrique pour l'étude d'une surface, utilisant un dispositif de cartographie chimique multi-techniques et pluri-décimétrique conforme à un mode de réalisation de l'invention dans lequel le support comporte des moyens pour le fixer sur une surface, ledit dispositif comportant en outre un instrument de mesure choisi dans la liste définie par les spectromètres à rayons infrarouges, les spectroscopes d'ablation laser, les spectromètres de fluorescence à rayons X, les spectromètres RAMAN, caractérisé en ce qu'on procède à la fixation du support sur la surface au moyen des fixations, puis l'unité de commande pilote selon un programme exécuté par l'ordinateur, le déplacement de l'instrument de mesure, suivant au moins l'une des trois directions (X), (Y), (Z), de manière à analyser une zone prédéfinie de ladite surface.
D'autres avantages et particularités de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de mises en œuvre et de modes de réalisation nullement limitatifs, et des dessins annexés suivants :
[Fig.l] Cette figure représente une vue schématique en perspective d'un dispositif de cartographie chimique multi-techniques et pluri-décimétrique conforme à un mode de réalisation de l'invention.
[Fig.2] Cette figure représente une vue schématique de dessus d'un dispositif de cartographie chimique multi-techniques et pluri-décimétrique conforme à un mode de réalisation de l'invention. [Fig.3] Cette figure représente une vue schématique de côté d'un dispositif de cartographie chimique multi-techniques et pluri-décimétrique conforme à un mode de réalisation de l'invention.
[Fig.4] Cette figure représente une vue schématique de face d'un dispositif de cartographie chimique multi-techniques et pluri-décimétrique conforme à un mode de réalisation de l'invention.
[Fig.5] Cette figure représente une vue détaillée du montage d'un spectromètre à rayons infrarouges sur un dispositif de cartographie chimique multi-techniques et pluri-décimétrique conforme à un mode de réalisation de l'invention.
[Fig.6] Cette figure représente une vue détaillée du montage d'un spectromètre de fluorescence à rayons X sur un dispositif de cartographie chimique multi- techniques et pluri-décimétrique conforme à un mode de réalisation de l'invention.
[Fig.7] Cette figure représente une vue détaillée du montage d'un spectromètre RAMAN sur un dispositif de cartographie chimique multi-techniques et pluri- décimétrique conforme à un mode de réalisation de l'invention.
[Fig.8] Cette figure représente une vue en perspective d'un plateau apte à accueillir un ensemble de tubes contenant des échantillons pouvant être analysée sur un dispositif de cartographie chimique multi-techniques et pluri- décimétrique conforme à un mode de réalisation de l'invention.
[Fig.9] Cette figure représente une vue en perspective d'un système Point-Trait- Plan implémenté dans un dispositif de cartographie chimique multi-techniques et pluri-décimétrique conforme à un mode de réalisation de l'invention.
[Fig.10] Cette figure représente une vue détaillée d'un système Point-Trait-Plan implémenté dans un dispositif de cartographie chimique multi-techniques et pluri-décimétrique conforme à un mode de réalisation de l'invention.
[Fig.11] Cette figure représente une vue détaillée d'un ensemble de butée et de cales de calage et de blocage, implémenté dans un dispositif de cartographie chimique multi-techniques et pluri-décimétrique conforme à un mode de réalisation de l'invention.
[Fig.12] Cette figure représente une autre vue détaillée d'un ensemble de butée et de cales de calage et de blocage, implémenté dans un dispositif de cartographie chimique multi-techniques et pluri-décimétrique conforme à un mode de réalisation de l'invention.
Les modes de réalisation décrits ci-après étant nullement limitatifs, on pourra notamment considérer des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites, isolées des autres caractéristiques décrites même si cette sélection est isolée au sein d'une phrase comprenant ces autres caractéristiques, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'information de la technique antérieure.
Cette sélection comprend au moins une caractéristique, de préférence fonctionnelle sans détails structurels, ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'information de la technique antérieure.
Les figures 1 à 4 représentent selon divers points de vue un dispositif de cartographie chimique multi-techniques et pluri-décimétrique pour l'étude d'un ensemble d'échantillons, de carottes ou bien d'une surface selon le principe de l'invention.
Le dispositif de cartographie chimique multi-techniques et pluri-décimétrique comporte au minimum un ordinateur PC de pilotage, une unité de commande ECU, un premier rail 13 s'étendant suivant une direction dite longitudinale (X), un support 2 monté en translation selon ladite direction longitudinale sur ledit rail 13, une plaque 21 montée en translation selon une direction dite transversale (Y) sur ledit support, une fixation 22 pour un instrument de mesure, montée en translation sur ladite plaque selon une direction dite verticale (Z).
Ainsi, le support 2 se déplace selon la direction longitudinale (X), tout comme la plaque 21 montée sur le support 2 et la fixation 22 montée sur la plaque.
La plaque 21 se déplace par conséquent selon la direction longitudinale (X) ainsi que selon la direction transversale (Y) de même que la fixation 22 montée sur la plaque.
La fixation 22 se déplace par conséquent selon la direction longitudinale (X), selon la direction transversale (Y), ainsi que selon la direction verticale (Z). Le dispositif comporte également des moyens 24, 25, 26 pour actionner la translation respectivement du support, de la plaque et de la fixation.
Ces moyens 24, 25, 26 sont asservis de manière indépendante à l'unité de commande ECU, de sorte que lorsque l'ordinateur PC exécute un programme, l'unité de commande ECU pilote le déplacement de la fixation 22 selon un programme spécifique. Le programme est développé dans LabVIEW et comporte deux parties :
- l'interface entre l'utilisateur et le dispositif selon un pilotage manuel ou automatique, et le contrôle et l'affichage des variables utilisées dans le programme. Cela peut être des boutons, des tableaux, du texte, etc.
- Un diagramme « code source » qui reprend les entrées et sorties de l'interface et permet de réaliser des calculs, la récupération de données externes, etc.
Selon un mode de réalisation représenté sur les figure 1 à 4, le dispositif de cartographie chimique multi-techniques et pluri-décimétrique peut avantageusement comporter un banc 1 sur lequel on fait reposer le support 2. Dans ce cas, on fixe au moins un sinon deux rails longitudinaux 13 sur le banc et le support 2 comporte deux coulisseaux 20 montés en translation chacun respectivement sur l'un des deux rails longitudinaux 13 solidaires du banc 1.
Le support 2 comprend avantageusement au moins un rail transversal 23 sur lequel est montée, en translation selon la direction dite transversale (Y), la plaque 21.
Selon le mode de réalisation représenté sur les figure 1 à 4, le banc 1 comporte avantageusement un convoyeur 11 apte à déplacer du matériel suivant la direction dite longitudinale X. Ce convoyeur est doté d'une pluralité de rouleaux fixes 12.
Avantageusement, le banc peut comporter un ensemble de butées et de cales permettant de caler et de bloquer des plateaux d'échantillons ou bien des caisses de carottes à analyser.
Ainsi, tel que représenté en figures 11 et 12, cet ensemble comprend une butée 14y de placage selon la direction transversale (Y), une butée 14x de placage selon la direction longitudinale (X), une butée 15x de blocage selon la direction longitudinale (X) et une cale de placage 15y. Les butées 14x, 15x, 14y sont actionnées au moyens de vérins 140x, 150x, 140y.
Un actionneur 24 est avantageusement fixé à la plaque 21, la partie mobile 240 dudit actionneur portant la fixation 22 de l'instrument de mesure 4.
De manière préférentielle, les moyens 24, 25, 26 pour actionner la translation respectivement du support, de la plaque et de la fixation sont des moteurs électriques.
Avantageusement, le dispositif comporte des pieds 10 sur lesquels repose le banc 1.
Tout aussi avantageusement, le support est doté de moyens 29 pour l'arrimer sur une surface.
Tel que représenté en figure 8, le dispositif comporte en outre un plateau 3 compartimenté de manière à accueillir un ensemble d'échantillons.
Ce plateau peut être une plaque en plastique moulé qui comporte sur une de ses faces des empreintes 30 ménagées à intervalles réguliers et aptes à accueillir des tubes remplis d'échantillons (généralement en poudres). La géométrie des tubes d'analyse étant identique pour tous, il n'y a pas de différence de hauteur entre les tubes et donc pas de réglage à réaliser (pas de tilt à modifier).
Selon un mode de réalisation particulier, le plateau 3 est plus précisément percé de 100 emplacements répartis en 10 rangées et 10 colonnes. Ces emplacements sont dimensionnés pour recevoir des petits tubes ou boites en PVC remplies de poudre de matériaux à analyser. Ces boites sont fermées par un film plastique qui n'interfère pas dans l'analyse par fluorescence X. Ce système peut être utilisé sur un dispositif de cartographie chimique multi-techniques et pluri-décimétrique conforme à un mode de réalisation de l'invention.
Le dispositif peut aussi comprendre une caisse apte à accueillir des carottes.
Tel que représenté en figures 9 et 10, le dispositif comporte avantageusement un système Point-Trait-Plan 5.
Ce dispositif permet de rendre parallèle la surface à analyser et le plan horizontal du banc. Ainsi, la distance entre un point du plan de la surface à analyser et un instrument 4 reste constante. Le système Point-Trait-Plan est constitué d'une base fixe 50, d'une base mobile 51 délimitée par quatre arêtes 55, de trois billes 56 logées pour deux d'entre elles respectivement dans un trièdre 57 et pour la troisième dans une rainure en V, de trois vis 520, 521, 522 traversant chacune un insert 53 ainsi que la base mobile et dédiées respectivement à la solidarisation d'une des billes. La position de la base fixe 50 par rapport à la base mobile 51 est ajustée au moyen de deux ressorts de traction 54 et des trois vis 520, 521, 522.
Avantageusement, le dispositif comporte un premier voyant lumineux 27 solidaire du support 2 ainsi qu'un second voyant lumineux 28 solidaire de la plaque 21.
Le premier voyant lumineux est activé pour signaler les mouvements des instruments d'analyse. Le second voyant lumineux est activé pour signaler qu'un instrument d'analyse est en fonctionnement, avec un danger potentiel. Il est mis en œuvre notamment au cours :
- des analyses XRF du fait de l'émission de rayons X,
- des analyses Raman du fait de l'émission d'un faisceau laser de classe 3,
- des analyses LIBS du fait des tirs laser de classe 4.
Avantageusement, dans les domaines d'application relevant de l'archéologie ou encore de la géologie, le dispositif comporte un instrument de mesure choisi dans la liste définie par les spectromètres à rayons infrarouges, les spectroscopes d'ablation laser, les spectromètres de fluorescence à rayons X, les spectromètres RAMAN.
La spectroscopie infrarouge est une classe de spectroscopie qui traite de la région infrarouge du spectre électromagnétique. Elle recouvre une large gamme de techniques, la plus commune étant un type de spectroscopie d'absorption. Comme pour toutes les techniques de spectroscopie, elle peut être employée pour l'identification de composés ou pour déterminer la composition d'un échantillon. Les instruments d'acquisition étant miniaturisés ils sont transportables, même pour des usages en extérieur. Avec l'accroissement des technologies de filtrage informatique et de traitement des résultats, les échantillons en solution peuvent maintenant être mesurés précisément (l'eau présente une large absorbance sur les longueurs d'onde intéressantes, ce qui rend un spectre non traité ininterprétable). Certains instruments possédant leurs propres bases de données, l'identification peut ainsi également être automatisée.
La figure 5 représente en détail le montage d'un spectromètre IR. 4 sur le dispositif selon l'invention. Plus particulièrement, le spectromètre IR 4 est fixé sur un appui 220 et maintenu au moyen d'une patte 221, constituant ainsi la fixation 22. L'appui 220 est lui-même monté sur la partie mobile 240 de l'actionneur 24, lui-même monté sur la plaque 21. Un boîtier de raccordement 241 permet de raccorder électriquement les différents instruments au PC de pilotage. Ce boitier comporte une prise USB et trois prises spécifiques adaptées aux divers instruments. L'actionneur 24 est piloté par l'ECU.
La spectrométrie sur plasma induit par laser est une technique analytique très faiblement destructive (ablation de surface micronique) dont le principe repose sur l'utilisation d'un rayonnement monochromatique non ionisant.
L'analyse des échantillons se décompose en cinq étapes :
1-Un laser pulsé à haute énergie est concentré sur l'échantillon. La température élevée du laser sur l'échantillon entraîne l'ablation d'un petit volume de matériau dans un plasma. Le plasma contient des atomes et des ions excités de l'échantillon. L'environnement est contrôlé : air, argon, hélium.
2-Lorsque le plasma commence à refroidir, les électrons des atomes et des ions excités retombent dans leurs états initiaux. À mesure qu'ils retournent dans leurs états de base, la lumière (des longueurs d'ondes spécifiques) est émise par le plasma et collectée par le spectromètre.
3-Le spectromètre sépare toutes les longueurs d'ondes à l'aide avec des optiques dispersives à haute résolution puis les détecte avec un capteur à couplage de charge (CCD) contenant un très grand nombre de pixels alignés en barrette de photodiodes.
4-Chaque pixel (après calibration en longueur d'onde) correspond à une longueur d'onde précise et connue. L'intensité collectée par chaque pixel est proportionnelle à la quantité de photons collectés. La longueur d'onde (axe X) et l'intensité (axe Y) permettent d'afficher un histogramme (spectre) caractéristique d'un point ablaté (donc de l'échantillon s'il est homogène). 5-Ainsi si le pixel considéré correspond à la longueur d'onde d'une désexcitation caractéristique d'une transition électronique d'un élément, une calibration appropriée peut calculer la concentration massique de cet élément dans la matrice. En traitant la totalité du spectre on peut déduire la concentration des tous les éléments présents de l'hydrogène à l'uranium (s'ils ont été calibrés).
La spectrométrie de fluorescence des rayons X est une technique d'analyse chimique utilisant une propriété physique de la matière, la fluorescence de rayons X.
Lorsque l'on bombarde de la matière avec des rayons X, la matière réémet de l'énergie sous la forme, entre autres, de rayons X, c'est la fluorescence X, ou émission secondaire de rayons X.
Le spectre des rayons X émis par la matière est caractéristique de la composition de l'échantillon, en analysant ce spectre, on peut en déduire la composition élémentaire, c'est-à-dire les concentrations massiques en éléments.
L'analyse du spectre peut se faire de deux manières :
- soit par analyse dispersive en longueur d'onde (WD-XRF, wavelength dispersive X-ray fluorescence spectrometry) ;
- soit par analyse dispersive en énergie (ED-XRF, energy dispersive X-ray fluorescence spectrometry).
La figure 6 illustre une fixation 22 d'un spectromètre de fluorescence des rayons X sur un dispositif selon l'invention. La tête du spectromètre à fluorescence X se fixe sur un support 222' lui-même monté sur une plaque 221'. Quatre tiges filetées 223' sont vissées sur cette plaque. Les tiges traversent deux barres horizontales 220' qui sont solidaires de la partie mobile 240 du vérin Z. Des ressorts insérés entre la plaque du support et les barres horizontales permettent d'amortir le contact entre la tête du spectromètre et la partie à analyser. Ce contact doit être souple (pour ne pas induire de contraintes mécaniques sur l'instrument et l'échantillon) et ferme (pour pouvoir actionner le contact qui permet à l'instrument d'envoyer son flux de rayons X). C'est une sécurité puisqu'il n'y a pas de contact pas de flux. Un système écrou contre-écrou en haut des tiges filetées permet de régler la raideur du contact entre la plaque et l'échantillon. La spectroscopie Raman (ou spectrométrie Raman) et la microspectroscopie Raman sont des méthodes non destructives d'observation et de caractérisation de la composition moléculaire et de la structure externe d'un matériau, qui exploite le phénomène physique selon lequel un milieu modifie légèrement la fréquence de la lumière y circulant. Ce décalage en fréquence dit l'effet Raman correspond à un échange d'énergie entre le rayon lumineux et le milieu, et donne des informations sur le substrat lui-même. La spectroscopie Raman consiste à envoyer une lumière monochromatique sur l'échantillon et à analyser la lumière diffusée. Les informations obtenues par la mesure et l'analyse de ce décalage permettent de remonter à certaines propriétés du milieu, par la spectroscopie.
La diffusion Raman cohérente n'utilise pas une observation de lumière diffusée spontanément lors de collisions moléculaires, mais l'amplification cohérente d'un second rayon de fréquence différente et temporellement incohérent du rayon excitateur.
Cette technique est complémentaire à la spectroscopie infrarouge. Les deux permettent d'étudier les modes vibrationnels d'une molécule, mais les règles de sélection pour les deux spectroscopies peuvent être différentes selon la symétrie moléculaire. Aux molécules avec un centre de symétrie, aucun mode vibrationnel n'est observable à la fois aux deux spectroscopies. Certains modes sont actifs au Raman seulement et d'autres à l'infrarouge seulement.
La figure 7 illustre un montage d'un spectromètre RAMAN sur un dispositif selon l'invention. La tête ronde du spectromètre est bloquée dans le trou cylindrique d'une plaque qui est fixée à la base de la partie mobile 240 de l'actionneur Z. Le spectromètre est maintenu en équilibre par deux vis en nylon qui serrent sa tête sur la plaque. Le spectromètre est relié à la prise USB du boitier 241. Son alimentation électrique est fixée sur le "support d'alimentations électriques des instruments"
Un tel dispositif selon l'invention permet de procéder à l'analyse directement dans une mine, sur un site archéologie ou encore un site géologique sans avoir besoin de procéder au forage du support extraire une carotte. Un tel dispositif permet une analyse à l'horizontal mais également une analyse inclinée jusqu'à la verticale et permet une analyse aussi bien sur des sols que sur des parois.
Pour ce faire, on procède à la fixation du support sur la surface à analyser au moyen des fixations 29, puis l'unité de commande pilote selon un programme exécuté par l'ordinateur, le déplacement de l'instrument de mesure, suivant au moins l'une des trois directions (X), (Y), (Z), de manière à analyser une zone prédéfinie de ladite surface (sol ou paroi).
Dans le cas d'une cartographie chimique multi-techniques et pluri-décimétrique d'un plateau d'échantillons ou de carottes, on procède manuellement au positionnement sur le banc du plateau 3 garni d'un ensemble d'échantillons, ou de la caisse garnie de carottes, puis on procède au blocage du plateau ou de la caisse lorsque le banc comporte un ensemble de butées et de cales 14x, 14y, 15x, 15y. La commande électrique se fait par un boitier de commande équipé de boutons poussoirs. Cette opération n'est pas automatisée. Pour automatiser cette opération, il faudrait faire une séquence d'actions (1-butée de blocage X, 2-placage Y, 3-placage X), mesurer les courants électriques dans les vérins et arrêter le mouvement de chaque vérin quand son courant augmente au-delà d'un seuil à définir. L'augmentation de courant correspond à une résistance mécanique engendrée par les placages X et Y. Pour la butée X, la construction du système ne rend pas la mesure de courant nécessaire.
Ensuite, l'unité de commande pilote selon un programme exécuté par l'ordinateur, le déplacement de l'instrument de mesure, suivant au moins l'une des trois directions (X), (Y), (Z), de manière à analyser successivement l'ensemble des échantillons ou bien l'ensemble des carottes.
Au surplus, l'instrument d'analyse peut être variable en fonction de la cartographie à effectuer : infra rouge, LIBS, Raman, fluorescence X, photographie haute résolution. Il est également possible de combiner plusieurs instruments d'analyse de sorte à préciser la composition chimique des zones analysées.
Le dispositif selon l'invention permet de réaliser des cartographies de minéraux avec des instruments de caractérisation chimique et optique (Infra Rouge, Spectroscopie d'ablation laser (LIBS), Raman, Fluorescence X, Photographie haute résolution).
L'utilisation de combinaison d'instruments permet de préciser la composition chimique des zones analysées.
La nature des éléments minéraux peut être de tous types : échantillons géologiques, échantillons archéologiques (mosaïques, peintures par exemple).
Le dispositif selon l'invention permet de travailler sur des échantillons plans ou quasi plans, de taille centimétrique à métrique, des carottes géologiques.
Le positionnement du dispositif peut être horizontal ou incliné jusqu'à la verticale. Il permet de réaliser des analyses aussi bien sur des sols que sur des parois (fronts de taille de mine par exemple).
Le dispositif selon l'invention permet de supprimer le caractère fastidieux et répétitif des analyses manuelles. Par exemple, pour les analyses en fluorescence de rayon X, les temps d'analyses pouvant atteindre plusieurs minutes pour un même point sans bouger.
La précision de positionnement des instruments et de leurs déplacements garantit la superposition des analyses par les différents instruments ce qui permet de bien préciser la composition chimique des points échantillonnés.
Le système est transportable par une fourgonnette ou tout autre véhicule de moins de 3,5 T.
A noter, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l'invention peuvent être associés les uns avec les autres, selon diverses combinaisons dans la mesure où ils ne sont pas incompatibles ou exclusifs les uns des autres.

Claims

REVENDICATIONS
[Revendication 1] Dispositif de cartographie chimique multi-techniques et pluri-décimétrique pour l'étude d'un ensemble d'échantillons, de carottes ou bien d'une surface, caractérisé en ce que ledit dispositif comporte un ordinateur PC de pilotage, une unité de commande ECU, un instrument de mesure (4), au moins un rail longitudinal (13) s'étendant suivant une direction dite longitudinale (X), un support (2) monté en translation sur ledit rail longitudinal selon ladite direction longitudinale, une plaque (21) montée en translation sur ledit support suivant une direction dite transversale (Y) et perpendiculaire à ladite direction longitudinale, une fixation (22) prévue pour fixer l'instrument de mesure (4) et montée en translation sur ladite plaque suivant une direction dite verticale (Z), des moyens (24, 25, 26) pour actionner la translation respectivement du support, de la plaque et de la fixation, lesdits moyens étant asservis à l'unité de commande ECU.
[Revendication 2] Dispositif de cartographie chimique multi-techniques et pluri-décimétrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'instrument de mesure (4) est choisi dans la liste définie par les spectromètres à rayons infrarouges, les spectroscopes d'ablation laser, les spectromètres de fluorescence à rayons X, les spectromètres RAMAN.
[Revendication 3] Dispositif de cartographie chimique multi-techniques et pluri-décimétrique selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif comporte en outre un banc (1) s'étendant suivant la direction longitudinale et sur lequel est fixé le au moins un rail longitudinal (13).
[Revendication 4] Dispositif de cartographie chimique multi-techniques et pluri-décimétrique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le banc (1) comporte un convoyeur (11) apte à déplacer l'ensemble d'échantillons ou de carottes suivant la direction dite longitudinale (X).
[Revendication 5] Dispositif de cartographie chimique multi-techniques et pluri-décimétrique selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un plateau (3) compartimenté prévu pour accueillir un ensemble d'échantillons, et/ou une caisse prévue pour accueillir des carottes.
[Revendication 6] Dispositif de cartographie chimique multi-techniques et pluri-décimétrique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le banc comporte un ensemble de butées et de cales (14x, 15x, 14y, 15y) permettant de bloquer et de caler ledit plateau et/ou ladite caisse.
[Revendication 7] Dispositif de cartographie chimique multi-techniques et pluri-décimétrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support (2) comprend au moins un rail transversal (23) sur lequel est montée en translation selon la direction dite transversale (Y) la plaque (21).
[Revendication 8] Dispositif de cartographie chimique multi-techniques et pluri-décimétrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (24, 25, 26) pour actionner la translation respectivement de la fixation (22), du support (2), de la plaque (21) sont des moteurs électriques.
[Revendication 9] Dispositif de cartographie chimique multi-techniques et pluri-décimétrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support (2) est doté de moyens (29) pour fixer ledit support sur une surface.
[Revendication 10] Dispositif de cartographie chimique multi-techniques et pluri-décimétrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un système Point-Trait-Plan (5), comportant une base fixe (50), une base mobile (51), trois billes (56) logées pour deux d'entre elles respectivement dans un trièdre (57) et une rainure en V, trois vis (520), (521), (522) traversant la base mobile et dédiées respectivement à la solidarisation d'une des billes.
[Revendication 11] Procédé de cartographie chimique multi-techniques et pluri-décimétrique pour l'étude d'un plateau d'échantillons ou de carottes, utilisant un dispositif conforme à la revendication 6, caractérisé en ce qu'on procède manuellement au positionnement sur le banc (11) du plateau (3) garni d'un ensemble d'échantillons, ou de la caisse garnie de carottes, puis on procède au blocage du plateau ou de la caisse lorsque le banc comporte un ensemble de butées et de cales de blocage et de plaquage (14x, 15x, 14y, 15y), puis l'unité de commande ECU pilote selon un programme exécuté par l'ordinateur PC, le déplacement suivant au moins l'une des trois directions (X), (Y), (Z), de l'instrument de mesure (4), de manière à analyser successivement l'ensemble des échantillons ou bien l'ensemble des carottes.
[Revendication 12] Procédé de cartographie chimique multi-techniques et pluri-décimétrique pour l'étude d'une surface, utilisant un dispositif conforme à la revendication 9, ledit dispositif comportant en outre un instrument de mesure choisi dans la liste définie par les spectromètres à rayons infrarouges, les spectroscopes d'ablation laser, les spectromètres de fluorescence à rayons X, les spectromètres RAMAN, caractérisé en ce qu'on procède à la fixation du support (2) sur la surface au moyen des fixations (29), puis l'unité de commande ECU pilote selon un programme exécuté par l'ordinateur PC, le déplacement suivant au moins l'une des trois directions (X), (Y), (Z), de l'instrument de mesure, de manière à analyser une zone prédéfinie de ladite surface.
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