Séminaire Analyse InstrumentaleAnnée académique 2003-2004 Isotope Ratio Mass Spectrometry Une nouvelle méthode analytique en sciences forensiques Anne-Françoise.

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1 Séminaire Analyse InstrumentaleAnnée académique 2003-2004 Isotope Ratio Mass Spectrometry Une nouvelle méthode analytique en sciences forensiques Anne-Françoise Collart Hicham Kharbouche Georges Pierrini Institut de police scientifique - DEA criminalistique - Lausanne Kurt Aebersold

2 -Définitions et éléments analysés -Instrumentation et méthodes d’analyses -Applications en criminalistique -Le fractionnement isotopique PLAN

3 Principaux éléments utilisés en applications forensiques

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6 Notations n R : isotope minoritaire / isotope majoritaire d’un atome (mesure) Ex : 13 R  13 C/ 12 C Deux unités de ratios sont couramment employées : Atom % At% a = (nb d’atomes minoritaires a / nb total d’atomes) x 100 Delta ‰ δ n X = ( n R sa – n R st )/ n R st x 1000 n R* : indique le véritable ratio de l’atome en question

7 La mesure isotopique est une mesure précise mais pas juste 13 C/ 12 C PDB = 0,0112372 CaCO 3 15 N/ 14 N AIR = 0,003676N 2 18 O/ 16 O SMOW = 1993,4.10 -6 eau 2 D/ 1 H SMOW = (155,76±0,05).10 -6 eau La mesure isotopique est toujours faite contre un standard de référence : n R* sa / n R sa = n R* st / n R st

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9 Principe du calcul du 13 R à partir du CO 2 Les « isotopomers » m/z 44 12 C 16 O 16 O m/z 45 13 C 16 O 16 O, 12 C 17 O 16 O, 12 C 16 O 17 O m/z 46 12 C 16 O 18 O, 12 C 18 O 16 O, 13 C 16 O 17 O, 13 C 17 O 16 O, 12 C 17 O 17 O On divise les masses 45 et masses 46 par la masse 44, 45 R = 13 R + 17 R 46 R = 17 R 2 + 2. 13 R. 17 R + 2. 18 R

10 La correction liée à 17 O Santrock et al. ont définit pour les gaz 17 R = k * 18 R a avec a = 0.516 k = 0.0099235 13 R sa peut être calculé à partir des équations : 17 R sa = k 18 R a sa 13 R sa = 45 R sa – 2. 17 R sa On obtient une équation en 18 R, 45 R, et 46 R : -3k 2 ( 18 R 2a ) + 2k ( 45 R) ( 18 R a ) + 2 ( 18 R) - 46 R = 0 Résolution par Newton-Raphson 10 itérations RICCI Margaret P., The Pennsylvania State University, University Park, PA 16802

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12 Technologie Dual Inlet

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14 Technologie continous flow

15 Technologie Continous Flow ex : mesure de δ 15 N moléculaire

16 Intérêt du couplage GC – C-IRMS / MS

17 Gas bench II (Thermo Finnigan)

18 Antje Klimmek – bgvv – Thielalle 88-92 - Berlin Gas bench II (Thermo Finnigan)

19 Antje Klimmek – bgvv – Thielalle 88-92 - Berlin

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22 Comparaison de 4 sols (surfaces et chaussures) Debra J.Croft Forensic Geosciences Unit – Royal Holloway University of London

23 MDMA

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25 Heroin

26 Explosif : TNT

27 Explosif : RDX Forensic Explosives Laboratory, Dstl, Fort Halstead, Sevenoaks, Kent TN14 7BP, UK.

28 Produits accélérants de la combustion : essence Smallwood et al. Organic Geochemistry 33 (2002) 149-159

29 Produits accélérants de la combustion : essence

30 Fractionnement isotopique L'oxygène http://www.inrp.fr/Acces/biotic/environ/paleoclimats/html/paleoO18.htm

31 Fractionnement isotopique L'oxygène http://www.univ-lille1.fr/geosciences/cours/geochimie_isotopique/geochimie_isotopique.html

32 Fractionnement isotopique Yakir D, Sternberg L, The use of stable Isotopes to study ecosystem gas exchange, Oecologia 2000:123: 297-311

33 Fractionnement isotopique du carbone Wolfram Meier-Augenstein – Université de Dundee, DD1 4HN

34 L'azote Fractionnement isotopique

35 L'azote ProcessusqualitativementLittérature N fixation petit -3 to +1 ‰ Assimilation microbien petit -1.6 to +1 (-0.52) ‰ plantes petit -2.2 to +0.5 (-0.25) ‰ Mineralisation petit -1 to +1 ‰ Nitrification grand -12 to -29 ‰ Volatilisation grand > 20 ‰ Sorption/desorption petit 1 to 8 ‰ Denitrification grand -40 to 5 ‰

36 Fractionnement isotopique L'hydrogène http://geoweb.tamu.edu/faculty/grossman/dD.variation.gif

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38 S. PHILIPS et al, Network Developing Forensic Applications of stable Isotope Ratio Mass Spectrometry

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