- Titre du projet : système d’acquisition pour Spectromètre à Mobilité Ionique
- Collaborateurs CEA : NIMBE LIONS
- Collaborateurs externes : MaSaTECH
- Date de début : 2022
- Statut du projet : Premier prototype livré
- Mots clés : IMS, spectroscopie, Laser, instrumentation, électronique
La Spectrométrie à Mobilité Ionique est une technique de spectrométrie de masse qui permet l’analyse élémentaire d’un matériau en phase gazeuse. Dans un premier temps, les molécules de l’échantillon sont ionisées en utilisant par exemple l’effet corona. Puis, Les ions ainsi formés sont injectés dans un tube, nommé « tube de dérive », soumis à un champ électrique et un courant de gaz. Les ions se déplacent alors à une vitesse qui dépend notamment de leur masse et de leur structure. Plus les ions sont volumineux et lourds, plus la collision avec le gaz porteur est importante. Ce qui ralentit la vitesse des ions dans le tube, on parle de séparation par mobilité. Les ions sont finalement détectés à leur arriver à l’extrémité du tube de dérive grâce à un détecteur d’électrons. Le temps de dérive des ions est donc directement lié à leur nature chimique (masse et structure). On définit la mobilité par la formule, est la longueur du tube de dérive en mètre, est le temps de dérive en seconde et est le niveau de tension du champ électrique appliqué au tube de dérive en volt.
L’objectif de ce projet est d’instrumenter une expérimentation développée au NIMBE, à base d’un spectromètre IMS de chez MaSaTECH couplé à un laser pulsé, pour la détection d’agents chimiques en surfaces. Pour cela nous avons développé un système à base de FPGA permettant de synchroniser le spectromètre IMS avec le laser et de déterminer le temps de dérive des ions. Ce qui permet de calculer la mobilité de chaque ion et de remonter ainsi à la nature de celui-ci. Le système est à base d’un FPGA et d’un convertisseur analogique numérique 1Msps. Il permet de calculer le temps de dérive, à partir des signaux de l’IMS (trigger de la grille d’injection des ions dans le tube, signal de sortie du détecteur) et le trigger de sortie du laser. Le système est pilotable en Ethernet grâce à une bibliothèque Python.
