PLASPAMS — PLASmas Pour l'Analyse en MAsse des Surfaces

Le projet vise à la détection et l’identification précise de composés présents à l’état de traces sur des surfaces en associant la spectrométrie de masse avec ionisation chimique pour déterminer les signatures moléculaires et la désorption par microjets de plasma pour faire passer en phase gazeuse les substances présentes sur la surface à analyser. Les points clés sont de permettre une analyse haut débit grâce à la spectrométrie de masse, de préserver l’information moléculaire grâce à l’ionisation chimique et d’aller décoller les substances prohibées sans endommager les surfaces grâce aux plasma froids Le projet se situe dans la thématique « recherche de rupture en sécurité » ainsi que dans la thématique « protéger le citoyen et les infrastructures » car la mise en évidence, avec une grande précision et une grande sensibilité, des composés présents à l’état de trace sur des surfaces peut être un élément clé pour détecter des actions malveillantes, lutter contre la criminalité, le terrorisme ou le trafic de stupéfiants. Il est souvent difficile, après avoir manipulé des substances prohibées comme des explosifs ou des narcotiques, de ne pas en laisser des traces sur des surfaces. La faible volatilité de ces substances les rend difficiles à détecter mais assure aussi qu’elles restent présentes assez longtemps. Notre projet associe pour réaliser ses objectifs une équipe spécialiste des plasmas froids, une autre spécialisée en chimie des ions et développement expérimentaux en spectrométrie de masse et une start-up qui commercialise des spectromètres haute performances ainsi qu’un instrument de désorption thermique. Un des objectifs du projet est d’optimiser les différents éléments de la chaine analytique pour aboutir à un instrument précis sensible et compact : prélèvement, mode d’ionisation et analyse. Le mode de prélèvement est crucial. Les avantages que présentent les plasmas froids pour réaliser une désorption douce et peu couteuse énergétiquement font que leur utilisation dans le domaine de l’analyse est en croissance très rapide. Notre système devra permettre l’analyse haut débit de surfaces assez grandes. Le mode d’ionisation ne doit pas détruire l’information par une technique trop brutale. Il faut ioniser sans dissocier et c’est ce que permet l’ionisation chimique. Elle permet, de plus, d’ioniser spécifiquement les analytes recherchés sans ioniser le gaz porteur ce qui est essentiel pour avoir une bonne sensibilité. Une source originale sera développée pour la formation des ions précurseurs, à base de MHCD (Micro Hollow Cathode Discharge). La réaction avec le gaz prélevé aura lieu dans des conditions de pression et de renouvellement assurant sensibilité et temps de réponse rapide et un dispositif radiofréquence assurera une bonne transmission des ions produits de réaction L’analyse doit permettre d’identifier précisément les substances prohibées recherchées, sans risque de confusion. Pour cela la masse nominale n’est pas une information suffisante. La mesure de la masse exacte est une façon d’identifier précisément et de différencier suivant des molécules de formules chimiques différentes. Mais les instruments « haute résolution » ne se prêtent pas à une miniaturisation. C’est pourquoi nous développerons un analyseur basé sur un piège radiofréquence dans lequel nous mettrons en œuvre la fragmentation d’ions sélectionnés (technique MS/MS) pour identifier précisément les molécules.