Développement et optimisation de la spectroscopie de plasma induit par laser (LIBS) appliquée à l'analyse du palladium dans la roche minéralisée : calibration, caractérisation du plasma et effets environnementaux.

Selmani, Samira (2025). Développement et optimisation de la spectroscopie de plasma induit par laser (LIBS) appliquée à l'analyse du palladium dans la roche minéralisée : calibration, caractérisation du plasma et effets environnementaux. Thèse. Québec, Doctorat en sciences de l'énergie et des matériaux, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, 155 p.

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Résumé

Les analyses traditionnelles d'échantillons miniers fournissent des informations essentielles sur la composition et la qualité des gisements. Elles sont effectuées à l'aide de méthodes telles que la chimie humide ou la pyroanalyse, et sont associées à des délais d'attente d'au moins 24 heures. Ces délais entraînent des retards de production sur les sites miniers, ce qui se traduit par une augmentation des coûts d'exploitation et de production. Pour relever ces défis, l'industrie minière explore de nouvelles technologies visant à réduire les coûts. Parmi ces innovations, on trouve la mesure en temps réel et sur site de la concentration d’Éléments du Groupe du Platine (ÉGP) pendant les différentes phases de l'exploration. La spectroscopie laser plasma LIBS (pour l’acronyme « Laser-Induced breakdown spectroscopy ») apparaît comme une technique potentielle pour effectuer des analyses multi-élémentaires dans les conditions souhaitées en temps réel et sur site.

Cette thèse de doctorat porte sur divers aspects de l’utilisation de la technique LIBS pour déterminer la concentration de palladium (Pd) dans les carottes de forage provenant de la mine de palladium de Lac des Iles (LDI) située à 127 km au nord de Thunder Bay, en Ontario, au Canada. Nous avons utilisé trois ensembles de matériaux de référence certifiés sous forme de poudres comprimées avec une concentration quasi homogène de palladium allant d'environ une partie par million (ppm) à 500 ppm pour calibrer l'instrument LIBS. La concentration moyenne en Pd a été déterminée par LIBS et comparée à celle obtenue à partir des résultats d'analyse du laboratoire de la mine pour la moitié de la carotte originale.

Nous nous sommes aussi intéressés à la caractérisation des plasmas et la morphologie des cratères d'ablation laser dans l'air ambiant à la pression atmosphérique sur les différentes phases minérales qui composent le minerai. En particulier, la température et la densité électronique du plasma ont été déterminées pour chaque phase (le plagioclase, le feldspath et l'amphibole) à partir des raies de fer et de nickel des spectres LIBS.

Nous avons utilisé la technique LIBS pour étudier l'effet de l'humidité de la roche sur les mesures et l'impact de l'eau sur le plasma. Pour aborder ce problème, et suivre l’évolution du signal en fonction du temps, nous avons réalisé des mesures LIBS à l'aide de 1080 tirs laser sur un fragment de minerai de palladium mouillé, jusqu'à ce que la roche sèche complètement.

Enfin, nous avons étudié le nombre de mesures (spectres ou tirs laser) minimum nécessaires pour évaluer la concentration moyenne de palladium dans les carottes de LDI pour une précision donnée.

Type de document:	Thèse Thèse
Directeur de mémoire/thèse:	Vidal, François
Co-directeurs de mémoire/thèse:	Constantin, Marc
Mots-clés libres:	spectroscopie laser plasma (LIBS) ; analyse des carottes solides ; concentration de palladium ; étalonnage LIBS ; ablation laser ; phases minérales ; morphologie des cratères d’ablation laser ; humidité ; temps de mesure ; distribution du palladium.
Centre:	Centre Énergie Matériaux Télécommunications
Date de dépôt:	27 août 2025 13:45
Dernière modification:	27 août 2025 13:45
URI:	https://espace.inrs.ca/id/eprint/16609

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