20 Octobre 2014

SAM GC

SAM est un ensemble instrumental dont les objectifs sont l'analyse in situ du sol et du proche sous-sol de Mars, et dont le principe est basé sur le couplage entre un module de préparation d'échantillons solides ou gazeux et un module d'analyse de la phase gazeuse résultant de la préparation. Une collecte directe de l'atmosphère sera également réalisée.


Ensemble instrumental SAM - © Nasa

L'ensemble SAM se compose de différents sous-systèmes (manipulation d'échantillons solides, préparation d'échantillons (pyrolyse, dérivatisation, combustion, enrichissement) et moyens de pompage) et comporte 3 instruments : un spectromètre de masse quadrupolaire (QMS), un chromatographe en phase gazeuse (GC) du Service d'Aéronomie, un spectromètre à diode laser (TLS).

Le Chromatographe en phase Gazeuse (GC) assure la séparation et la détection des composés présents dans l'échantillon gazeux. La séparation s'opère dans des colonnes chromatographiques (CC, tubes capillaires métalliques). Le choix d'utiliser 6 colonnes correspond au besoin d'analyser simultanément une très grande variété de composés organiques et inorganiques. Chaque colonne est connectée en amont au circuit d'hélium et en aval aux détecteurs. Elles sont individuellement thermostatées entre environ 30°C et 250°C.

Instrument SAM GC   Détail d'une colonne de chromatographie   Détail d'une colonne de chromatographie
Instrument SAM GC et détail d'une colonne de chromatographie

La détection est réalisée en série par des détecteurs à conductivité thermique (TCD) ayant une dynamique et zone de réponse linéaire, convenant à des rapports de mélange de quelques pour cents à quelques ppm (particules par millier). Le signal résultant est un pic correspondant à chaque molécule présente dans le gaz vecteur. Les détecteurs utilisés dans le cadre de SAM sont des nano-TCD spatialisés (analogues à ceux de l'instrument COSAC de ROSETTA/Philae). Un avantage de ces détecteurs est que, n'étant pas destructifs, un spectromètre de masse, de plus faible seuil de détection, peut être placé à la suite des détecteurs, ce qui assurera une redondance partielle.

L'utilisation de pièges d'injection (IT) permettra l'enrichissement du gaz qui traverse les colonnes, et, donc, d'améliorer la sensibilité de détection des espèces.

Du point de vue mécanique, le GC se compose d'une plaque support sur laquelle sont fixés 6 modules analytiques.

L'ensemble instrumental SAM est sous la responsabilité d'un PI américain, Paul Mahaffy, du Goddard Space Flight Center (GSFC) de la NASA.
La contribution française à SAM (SAM-GC) est sous la responsabilité d'un Co-PI, Michel Cabane, du LATMOS (ex-Service d'Aéronomie).