IRTF

la spectroscopie IRTF va consister à exposer l’échantillon sous forme solide, liquide ou gazeuse à des radiations infrarouges émises par la source lumineuse. Lors de cette interaction, les molécules de l’échantillon peuvent absorber la radiation en tant qu’énergie de vibration moléculaire à certaines longueurs d’onde qui correspondent aux fréquences de vibration des groupements chimiques le constituant. L’intensité de lumière absorbée à chaque longueur d’onde dans la gamme spectrale d’étude est mesurée : on obtient alors un spectre qui est caractéristique des différents groupements chimiques présents dans l’échantillon et de leur fréquence d’absorption du rayonnement infrarouge.

La spectrométrie par transformée de Fourier, par opposition aux spectromètres à dispersion, permet de collecter simultanément les données spectrales sur un spectre large.

L’analyse peut être effectuée avec le spectromètre ou bien le microscope IRTF. De nombreux modes d’analyses sont possibles (transmission, ATR, réflexion) : 

1. Le spectromètre IRTF du laboratoire permet l’analyse dans la gamme de l’infrarouge moyen (4000-400 cm-1), la plus couramment employée, ou bien dans celle de l’infrarouge lointain (400-20 cm-1) qui peut être pertinente par exemple pour l’étude d’oxydes. Plusieurs accessoires sont disponibles pour les analyses : une cellule diamant qui permet l’analyse en transmission de micro-fragments ; un porte-pastille pour l’étude de composés préparés sous forme de pastilles KBr ou de couches minces ; un accessoire ATR (réflectance totale atténuée) pour l’analyse d’échantillons liquides et solides avec contact et sans préparation ; une cellule pour l’étude de gaz.

2. Le microscope IRTF du laboratoire permet l’analyse dans la gamme spectrale de l’infrarouge moyen de 4000 à 600 cm-1. Le microscope permet de réaliser des cartographies d’analyses IRTF avec une résolution de 1,5 ou 6,25 micromètres, ce qui est pertinent pour l’étude d’échantillons hétérogènes. Les différents modes disponibles (transmission, réflexion, ATR) permettent l’analyse d’une variété d’échantillons : des coupes, des couches minces, des macro-échantillon ou des petits objets plans. Les analyses avec le microscope nécessitent l’emploi d’azote liquide.

L'IRTF est une technique polyvalente pour la caractérisation de matériaux inorganiques, organiques et organométalliques. Elle se révèle utile pour la caractérisation de matériaux qui ont une réponse caractéristique avec cette technique. Notamment pour l’étude de micro-fragments de peinture pour avoir des informations sur les phases organiques (discrimination des grandes familles de liants : huile/résine, cire, protéine, gomme) et pour éventuellement programmer des analyses chromatographiques pour une identification plus précise. Elle permet aussi l’identification moléculaire de nombreux composés inorganiques (carbonates, silicates, sulfates, phosphates pour les pigments et les minéraux), colorants et polymères, naturels ou synthétiques, tels que la cellulose, le nitrate de cellulose, le polyester. En particulier, l’IRTF permet de discriminer des composés dont l’hydratation varie (cérusite/hydrocérusite ; gypse/bassanite/anhydrite ; argiles). Au C2RMF, cette technique est très utilisée par les groupes Peinture & Polychromie, Organique & Datation, Objets et la filière Art Contemporain.

L'IRTF présente l’avantage de permettre une identification moléculaire de nombreux composés, même lorsqu’ils sont en mélange, et de pouvoir, dans certains modes, analyser directement les échantillons sans prélèvement supplémentaire (ré-emploi de coupes ; analyse directement sur macro-échantillon ou objet). 
Les inconvénients de la technique résident notamment dans l’interprétation, parfois difficile à mener pour les novices et lorsqu’on s’écarte des constituants qu’on a l’habitude de caractériser, le recours à des bases de données étant essentiel. 

• Spectromètre Frontier et microscope Spotlight 400 de chez Perkin-Elmer.