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Instrumentation, Mesure, Métrologie

1631-4670
Revue des Systèmes
 

 ARTICLE VOL 14/1-2 - 2014  - pp.133-149  - doi:10.3166/i2m.14.1-2.133-149
TITRE
Étude et développement de dispositifs de type microbalance à quartz. Application à la formation de dépôts calco-carboniques

TITLE
Study and development of quartz crystal microbalance devices. Application to the following of scaling film formation

RÉSUMÉ

La microbalance à quartz est un transducteur acoustique très largement utilisé pour des applications, en milieu gaz ou liquide, dans des domaines très variés comme la santé, l’environnement, la chimie, la défense... Ces dispositifs reposent sur des principes de chronométrie et permettent d’atteindre des sensibilités gravimétriques très attractives dans la gamme du nanogramme, pour des fréquences de résonance de 9 MHz. Une application très intéressante porte sur le suivi de la formation de dépôts de carbonate de calcium. Ce composé représente la majeure contribution aux films de tartre et ceux-ci sont à l’origine de problèmes rencontrés sur des installations domestiques et industrielles. La microbalance, associée à l’électrochimie, permet de suivre très finement la formation de ce tartre sur une surface. Des paramètres clés tels que le débit, la teneur en oxygène, la nature des surfaces peuvent ainsi être analysés. Des modèles de nucléation-croissance permettent aussi de simuler les courbes gravimétriques obtenues expérimentalement et d’en extraire des constantes caractéristiques de formation du dépôt.



ABSTRACT

Microbalance devices are acoustic transducers largely used in different fields as health, defense, environment... The basic principle is based on oscillator systems incorporating quartz resonators. Mass sensitivity is typically in the nanogramme range and it is easy to realize a coupling with electrochemical measurements. An attractive application is the study of scaling formation using this coupled acoustic transducer. Precipitation of calcium carbonate has been studied for a long time because, in addition of its fundamental interest, it is at the origin of the majority of scale deposition, which is a very important problem on the practical point of view. Analysis of current-time transients is commonly used for investigating nucleation and growth kinetics by plotting chronoamperometric curves. It was previously shown that the use of a microbalance allows the mass-time transients to be simultaneously recorded with the current-time transients. In this case, attractive results can be exploited and pertinent trends can be drawn in term of scaling effects or efficiency of anti-scaling treatments. More precisely, key parameters, which governed the scale deposition, can be examined with a high accuracy through this electrogravimetric method.



AUTEUR(S)
Hélène CHEAP-CHARPENTIER, Claude GABRIELLI, Olivier HORNER, Dimitri PERONNO, Hubert PERROT, Daniel ROSE

MOTS-CLÉS
oscillateurs, microbalance à quartz, calibration, entartrage

KEYWORDS
oscillators, quartz crystal microbalance, validation, scaling

LANGUE DE L'ARTICLE
Français

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