Laboratoire des gaz rares

Spectromètres de masse

Nous utilisons actuellement deux spectromètres de masse pour gaz rare de Thermo Fisher Scientific, pour la mesure précise des rapports isotopiques et des abondances d'hélium, de néon, d'argon, de krypton et de xénon. Notre système de préparation sous vide peut quantifier, purifier et séparer les gaz rares nécessaires à l'analyse. Les types d'échantillons les plus couramment soumis sont les échantillonneurs à diffusion ou à sertissage d'eau dans des tubes en cuivre.

Le spectromètre de masse ‘Helix Split Flight Tube’ est un spectromètre de masse à secteur magnétique conçu pour les mesures simultanées de l'hélium 3 et de l'hélium 4, tout sautant les pics vers les autres gaz si nécessaire. Son très faible volume interne permet d'augmenter la sensibilité des gaz rares très peu abondants.

L'Helix Multi Collector est un spectromètre de masse à secteur magnétique à haute résolution conçu pour la mesure simultanée de cinq gaz rares différents. Le MC est équipé de cinq détecteurs de faraday et de cinq multiplicateurs d'électrons secondaires. Ce réseau de collecteurs unique fait du Helix MC un instrument bien adapté à la mesure simultanée de l'argon, du krypton et du xénon, et de leurs nombreux isotopes.

La rencontre de la nappe phréatique avec le T-3He

L'âge des eaux souterraines peut être estimé pour toute eau souterraine contenant du tritium à partir de sa décomposition, bien que la dispersion de la concentration initiale de tritium au moment de la recharge et le mélange ultérieur soient des facteurs qui compliquent la situation. En outre, le tritium initial est souvent mal connu dans la plupart des systèmes d'eaux souterraines en raison de la variabilité saisonnière, interannuelle et spatiale. Nous pouvons supprimer la nécessité d'une concentration initiale de tritium si le tritiogène 3He, qui s'est accumulé, est également mesuré dans les eaux souterraines au moment de l'échantillonnage, selon la formule:
3Het = Tt(e λt - 1)
Les 3Het mesurés exprimés en TU (1 3H pour 1018 1H) doivent être corrigés pour tenir compte de l’ 3He atmosphérique qui accompagne les eaux souterraines pendant le rejet. L’ 3He atmosphérique comprend à la fois une composante dissoute et une composante d'air excédentaire qui peut être entraînée sous forme de microbulles pendant la recharge. Les contributions de l’ 3He provenant de l'excès d'air sont déterminées par l'excès de Ne dans l'échantillon, pour lequel sa solubilité est moins sensible à la température que pour l'He. L'application de cette méthode est décrite à l'aide d'exemples pratiques dans Clark (2015).

4He géogénique

L'accumulation de 4He géogénique (provenant de la désintégration alpha dans la série de désintégration U-Th) est un géochronomètre qui peut être appliqué sur une large gamme d'échelles de temps. Les incertitudes proviennent de sa grande diffusivité, qui peut ajouter de l'hélium provenant de sources crustales profondes dans des aquifères confinés peu profonds. Cependant, si le flux diffusif peut être limité, la production in situ à partir des concentrations d'U et de Th peut fournir des estimations de l'âge des eaux souterraines. Cette méthode est limitée par l'incertitude liée à la résolution de la production géogénique supérieure à la 4He atmosphérique qui est incorporée lors de la recharge. Des concentrations suffisamment élevées d'U et de Th dans l'aquifère permettent de dater les eaux souterraines sub-modernes qui ont quelques centaines ou plusieurs milliers d'années. Les concentrations géogéniques de 4He peuvent également être utilisées pour l'exploration de l'uranium et pour retracer l'origine des fluides de la croûte terrestre.