L'amiante est un matériau connu et utilisé par l'homme depuis près de 5000 ans, sa
définition commerciale comprend six différents types de minéraux fibreux. En raison de leurs
nombreuses propriétés thermiques et mécaniques, l'amiante a été exploité intensivement pour
un usage industriel au cours du siècle dernier. Il est maintenant bien reconnu que l'exposition à
l'amiante peut causer des dommages sévères pour la santé, son usage et exploitation sont donc
bannis dans de nombreux pays et son exposition est strictement réglementée. L'application de
ces divers règlements nécessite des méthodes d'analyse pour les soutenir. La microscopie
électronique en transmission (MET) est l'outil le plus puissant et efficace pour l'analyse des
fibres d'amiante. Des erreurs d’identifications causées par l’endommagement des fibres
d'amiante peuvent cependant se produire, cette problématique a été étudiée en profondeur.
Des fibres d'amiante amosite ont été initialement étudiées pour évaluer les dommages
causés par le faisceau d'électrons du microscope électronique à transmission. Puisque les
rapports d'intensité de rayons X élémentaires, obtenus par spectroscopie des rayons X en
dispersion des énergies (EDS), sont couramment utilisés pour l'identification de l'amiante,
l'impact de l’endommagement sur ces rapports a été mesuré. Il a été déterminé que le rapport
magnésium/silicium était le plus sensible à l’endommagement causé par le faisceau
d'électrons. Différents essais ont montré que la plupart des fibres ont un seuil de densité de
courant au-dessus duquel la composition chimique de la fibre est modifiée. La valeur de ce
seuil de densité de courant varie en fonction de la fibre. L'existence d'une valeur seuil de dose
électronique a également été démontrée. Cette valeur est dépendante de la densité de courant
utilisée, et peut être augmentée lorsqu’une période de récupération entre les expositions au
faisceau d'électrons est octroyée. Cette étude a également permis d’établir que le courant du
faisceau d'électrons est directement lié au taux d’endommagement au-dessus d'une densité de
courant de 165 A/cm2. Des lignes directrices ont été établies afin de veiller à ce que les fibres
d'amosite ne soient pas endommagées pendant l’analyse. Il a été déterminé que l'analyse doit
être effectuée en dessous d'une densité de courant de 100 A/cm2.
Dans la deuxième partie de cette étude, l'objectif principal était d'évaluer si la
température est un facteur influençant l’endommagement des fibres d'amiante et, si oui,
comment il peut être utilisé pour minimiser cet endommagement. Il a été constaté que
l'abaissement de la température jusqu’à 123 K peut inhiber, pendant un temps donné, la
manifestation de l’endommagement. La diminution significative de la diffusion des atomes à
basse température empêche momentanément la perte de masse, ce qui réduit considérablement
la possibilité d'une identification erronée des fibres d'amiante anthophyllite. Les résultats
obtenus dans cette étude suggèrent fortement que le mécanisme d’endommagement
prédominant est probablement lié au modèle d’endommagement par un champ électrique
induit (DIEF).
Dans un troisième temps, l'effet de la tension d'accélération sur l’endommagement de
quatre types de fibres d'amiante différents; chrysotile, amosite, crocidolite et anthophyllite a
été étudié. Les résultats démontrent que, contrairement à ce qui est généralement recommandé,
il est préférable d'utiliser une tension d'accélération de 200 kV à 100 kV afin d'éviter
l’endommagement. Les résultats mettent en lumière les mécanismes d'endommagement
possibles; le plus prédominant semble être causé par un champ électrique induit, la radiolyse
n’est toutefois pas exclue, mais semble de moindre importance et le « knock-on » est
considéré comme négligeable dans les conditions utilisées. / Asbestos is a material known and used by man for nearly 5000 years, its commercial
definition includes six different types of fibrous mineral. Because of their numerous thermal
and mechanical properties, asbestos has been mined intensively for commercial use in the last
century. It is now well recognized that asbestos exposure can cause severe damage to health
and thus its use and exploitation is therefore banned in many countries and its exposure is
strictly regulated. The application of those regulations requires rigorous analytical methods to
support it. Transmission electron microscopy (TEM) is the most powerful and efficient tool
for the analysis of asbestos fibers. However, identification errors caused by damage to
asbestos fibers can occur and this problem has been investigated in depth.
Asbestos amosite fibers were initially investigated to evaluate the damage caused by
a transmission electron microscope electron beam. Since elemental x-ray intensity ratios
obtained by energy dispersive x-ray spectroscopy (EDS) are commonly used for asbestos
identification, the impact of beam damage on these ratios was measured. It was determined
that the magnesium/silicon ratio was the most sensitive to damage caused by the electron
beam. Various tests showed that most fibers have a current density threshold above which the
chemical composition of the fiber is modified. The value of this threshold current density
varied depending on the fiber. The existence of a threshold electron dose was also
demonstrated. This value was dependent on the current density used and can be increased by
providing a recovery period between exposures to the electron beam. This study also
established that the electron beam current is directly related to the damage rate above a current
density of 165 A/cm2. Guidelines were established in order to ensure that the amosite fibers
are not damaged. It was determined that analysis should be conducted below a current density
of 100 A/cm2.
In the second part of this study, the main objective was to assess whether temperature
is a factor influencing damage to asbestos fibers and, if so, how it can be used to minimize
damage. It was found that lowering the temperature to 123 K can inhibit, for a given time, the
manifestation of the damage. The significant decrease of atom diffusion at low temperature
momentarily prevents mass loss, greatly reducing the possibility of misidentification of
vi
anthophyllite asbestos fibers. The results obtained in this study strongly suggest that the
predominant mechanism damage is probably related to the induced-electric-field model.
In a third part, the effect of the acceleration voltage on the damage of four different
types of asbestos fibers; chrysotile, amosite, crocidolite and anthophyllite, was investigated.
The results support the conclusion that contrary to what is usually recommended, it is best to
use an acceleration voltage of 200 kV than 100 kV in order to avoid damage. The findings
shed light on possible damage mechanisms; the most predominant seems to be caused by an
induced electric field, radiolysis is not excluded but seems less important and knock-on is
thought to be negligible for the conditions used.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:umontreal.ca/oai:papyrus.bib.umontreal.ca:1866/18437 |
| Date | 08 1900 |
| Creators | Martin, Joannie |
| Contributors | Sauvé, Sébastien, L'Espérance, Gilles |
| Source Sets | Université de Montréal |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | Thèse ou Mémoire numérique / Electronic Thesis or Dissertation |
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