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Theses Year : 2019

Development of an analytical method using a Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry for the identification of the origin, abiotic or biotic, of corrosion products

Développement d’une méthodologie analytique par spectrométrie ToF-SIMS afin d’identifier l’origine, abiotique ou biotique, de produits de corrosion

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Abstract

Biocorrosion is the result of corrosion induced by micro-organisms and affects a wide range of economic activity sectors including oil & gas industry, nuclear industry, drinking water systems, and archeological materials. Fighting biocorrosion requires identifying and understanding the corrosion mechanisms. The aim of this work is the development of an analytical method based on Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry (ToF-SIMS) in order to discriminate the origin of metallic sulfides: abiotic (no living organisms involved in the corrosion mechanism) or biotic (living organisms involved in the corrosion reaction). Sulfate-Reducing Bacteria, SRB, are the bacteria leading to the biological formation of metallic sulfides, and thus involved in the biocorrosion mechanism. The approach taken is based on the fact that SRB produce reduced sulfur with a different sulfur isotopic ratio (34S/32S) than the natural isotopic distribution. In this work, standard metallic sulfides were prepared and analysed using XPS in order to obtain the surface composition, and thus using ToF-SIMS for having the isotopic composition of metallic sulfides. Finally, in this study, an analytical method using ToF-SIMS and a peak-fitting method using CasaXPS have been developed and validated. Moreover, different parameters which could influence the isotopic ratio value have been studied.
La biocorrosion est le résultat d'une corrosion induite par la présence de micro-organismes et affecte de nombreux secteurs industriels comme l'industrie pétrolière, l'industrie nucléaire, et les matériaux du patrimoine. Lutter contre la biocorrosion nécessite une parfaite identification et compréhension des mécanismes de corrosion impliqués. Ce projet présente le développement d'une méthode d'analyse reposant sur la spectrométrie de masse ToF-SIMS pour distinguer l'origine de sulfures métalliques : abiotique (absence de micro-organismes impliqués dans le processus de corrosion) ou biotique (présence de micro-organismes impliqués dans le processus de corrosion). Les bactéries impliquées dans la formation de sulfures métalliques sont les Bactéries Sulfato-Réductrices,BSR. L'approche est basée sur le fait que les BSR produisent du soufre avec un rapport isotopique (34S/32S) différent du rapport isotopique naturel. Au cours de ce travail, différents sulfures métalliques de référence ont été préparés et analysés par XPS afin d'obtenir la composition de surface, puis par ToF-SIMS pour avoir accès à la composition isotopique des sulfures formés. Finalement, cette étude nous a permis de développer et de valider une méthode d'analyse par ToF-SIMS et une méthode de décomposition des données ToF-SIMS grâce au logiciel de CasaXPS, et également de mettre en évidence des paramètres pouvant influencer la valeur du rapport isotopique.
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tel-02880018 , version 1 (24-06-2020)

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  • HAL Id : tel-02880018 , version 1

Cite

Anne-Ilham El Menjra. Développement d’une méthodologie analytique par spectrométrie ToF-SIMS afin d’identifier l’origine, abiotique ou biotique, de produits de corrosion. Autre. Université Paris sciences et lettres, 2019. Français. ⟨NNT : 2019PSLEC024⟩. ⟨tel-02880018⟩
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