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By jeanmichel.theriault - Posted on 21 avril 2011

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L'ITRAX™ Core Scanner a été développé par Cox Analytical Systems. Le principe de fonctionnement est basé sur l'acquisition simultanée des micro-variations de la densité (microradiographie) et de la composition chimique (microfluorescence X) de l'échantillon en utilisant deux systèmes distincts de détection du rayonnement X. De plus, l'appareil est doté d'une caméra optique haute résolution à balayage linéaire, qui fournit une image couleur de l'échantillon, et d'une sonde de susceptibilité magnétique. L'analyse est réalisée sans contact avec la surface de l'échantillon et est complètement non destructive.

 
 
 
 
 
SOURCE DE RAYONNEMENT X ET SYSTÈMES DE DÉTECTION
 
Source de rayonnement X :
 
Une source intense de rayonnement X est fournie par un tube à rayons X muni d'une anode en molybdène, la puissance maximum étant de 3 kW à 50 mA. Ces rayons X sont canalisés et amincis à travers un dispositif optique (développé par Cox Analytical Systems). Ce système génère un rayonnement de section transversale rectangulaire et de dimension nominale de 22 mm x 100 microns. Deux autres tubes sont également disponibles et permettent d'améliorer les limites de détection pour les éléments depuis l'Al jusqu'au Ti (anode au chrome), et pour le Mo et le Nb (anode au rhodium).

 
 
Analyse par microfluorescence X:
 
 
Des profils chimiques le long de la carotte de sédiment peuvent être enregistrés pour une large gamme d'éléments. Les concentrations de ces éléments peuvent être déterminées simultanément grâce à la fluorescence X (analyse possible depuis Si jusqu'à U, pour un tube au molybdène) et pour des concentrations allant jusqu'à 20 ppm pour la plupart des éléments, dépendamment de l'élément étudié, du temps d'analyse et de la composition de la matrice. Le rayonnement de fluorescence X émis par l'échantillon est mesuré à un angle de 45° par rapport au rayonnement X incident grâce à un détecteur à rayons X au Si. Ce détecteur est mobile par rapport à l'échantillon afin de suivre, suivant une distance constante, la topographie de la surface de l'échantillon. Le traitement du signal digital fournit une analyse des éléments chimiques par spectrométrie de rayons X à dispersion d'énergie. La résolution géométrique est excellente grâce au puissant flux de rayons X et à un point de mesure bien délimité et bien défini. La résolution analytique est de 100 microns par pas de mesure, la dimension effective du point de mesure pour les analyses XRF est de 0,1 x ~ 4 mm.
 
 
 
 
 
 
Les limites de détection de l'appareil sont fonction du numéro atomique de l'élément chimique, du temps d'exposition aux rayons X, mais aussi du tube à rayon X utilisé.
 
 
Limites de détection des éléments (en ppm) pour l'analyse par microfluorescence X avec un tube au Mo pour différents temps d'exposition.
 
 
Microradiographie :
 
Le rayonnement X transmis à travers l'échantillon est enregistré par une rangée de 1024 diodes, chacune de celles-ci ayant une largeur de 25 microns. Un balayage aux rayons X de la carotte de sédiment permet d'acquérir des images radiographiques de haute résolution, sans distorsion et révélant des détails jusqu'à 25 microns (la taille du pixel est de 0,1 X 0,025 mm; 0,1 mm dans la direction du balayage). Le radiogramme révèle des variations de densité en dessous du % et possède une très large plage dynamique grâce aux images en format 16 bits. L'acquisition successive de lignes radiographiques perpendiculairement à l'échantillon permet de minimiser les effets de flou et de distorsion que l'on retrouve dans les coins des images radiographiques classiques. De cette façon, les images obtenues sont de très haute qualité. Le système enregistre les informations ligne par ligne pendant que l'échantillon se déplace à travers le rayonnement X. La qualité et la résolution de l'image peuvent être contrôlées en sélectionnant le voltage et l'intensité de courant appropriés, la grandeur du pas de mesure et le temps d'exposition (jusqu'à 1 s).
 
 
Caméra optique à balayage :
 
Le nouveau système de caméra optique à balayage de haute résolution est composé d'une caméra couleur RGB opérant par lignes successives. Celle-ci est synchronisée avec le moteur contrôlant le déplacement pas à pas de l'échantillon. La source lumineuse utilise des filtres polarisants pour masquer les reflets dus à l'eau présente à la surface des sédiments. La résolution spatiale de l'image est de 50 µm / pixel.
 
Sonde de susceptibilité magnétique :
 
La sonde de susceptibilité magnétique intégré dans l'ITRAX est entièrement automatique. Elle descend pour la mesure et remonte quand l'échantillon avance. la surface effective de détection forme un rectangle de 3,8 X 10,5 mm, qui permet une analyse haute résolution des échantillons.
 
 
CARACTÉRISTIQUES DES ÉCHANTILLONS

 
La longueur maximale mesurable pour une carotte de sédiment est de 1,8 m. L'épaisseur de l'échantillon pour les analyses XRF peut varier entre 20 et 80 mm. L'épaisseur maximum de l'échantillon, pour une analyse de densité est de 50 mm. Ces valeurs font référence à l'épaisseur de l'échantillon et non pas au diamètre complet de la carotte. Des demi-carottes, des "slabs", des "U-channels", des échantillons de roches ou de sols et des déblais de forage peuvent être analysés.