Analyses des spectres atomiques

La figure 2.15 repr´esente la superposition des pics C1s et O1s des diff´erents lots analys´es. Il

existe deux ´epaulements visibles sur le spectre C1s situ´es respectivement entre 284 et 286eV et

vers 288eV. Afin de d´eterminer l’origine de ces ´epaulements, il est n´ecessaire de proc´eder `a une

d´econvolution gaussienne des spectres [183]. En ce qui concerne le pics O1s, tous les spectres se

superposent.

FIGURE 2.15 : Spectres C1s `a gauche et O1s `a droite des diff´erents lots de lactose

La d´econvolution des spectres C1s permet de remonter aux liaisons chimiques qui les

composent. Pour r´ealiser ces d´econvolutions, la largeur `a mi-hauteur des pics (FWHM) a ´et´e fix´e

`

a 1.4eV. Un exemple de d´econvolution est pr´esent´e dans la figure 2.16. Quatre liaisons chimiques

apparaissent : C-O `a 286.6 eV, C=O `a 288.0 eV, C-C `a 285.0 eV et O = C - OH `a 289.3 eV.

FIGURE 2.16 : Exemple de traitement par d´econvolution gaussienne du spectre C1s du lactose P4

L’ensemble des r´esultats est r´esum´e dans le tableau 2.6. Th´eoriquement, un cristal de lactose

pur poss`ede 83.3% de liaisons C-O tout comme le glucose et le galactose. Le lactulose poss`ede

81.8% de liaisons C-O et la riboflavine 23.5%. Or tous les lots test´es ont un ratio de liaisons C-O

inf´erieur. La pr´esence de riboflavine peut expliquer ce taux de liaisons C-O inf´erieur. Cependant

les lactoses P2 et P3 n’ont pas d’azote d´etectable en surface (pas d’atomes d’azote). Il existe

donc une autre explication.

Tous les sp´ecialistes de la technique XPS connaissent parfaitement le probl`eme des carbones de

pollution. Tout ´echantillon en contact de l’atmosph`ere terrestre poss`ede une couche nanom´etrique

d’hydrocarbures [184–191]. Cependant, les ´echantillons ´etant stock´es de la mˆeme mani`ere, nous

faisons l’hypoth`ese que la pollution est identique pour chaque lot. Les lactoses P2 et P5 sont les

plus proches de la valeur th´eorique (83.3%) tandis que le lactose P4 se situe entre le lactose

Food (58.7%) et le Refined (64.0%).

Dans le cas de la liaison C=O, tous les lactoses pharmaceutiques sont en dessous de 20%

contrairement au lactose Food (22.1%) et le lactose Refined (21.5%). Ces liaisons propres au

lactose, lactulose, glucose et galactose sont aussi influenc´ees par la pr´esence des carbones de

pollution.

Les liaisons C-C, situ´ees `a 285.0 eV, sont propres `a la riboflavine et aux carbones de pollution.

Il est impossible de dire quel pourcentage est dˆu `a la pr´esence de la riboflavine. En effet, il

n’apparait pas de corr´elation entre les liaisons C-C et le pourcentage atomique d’azote pr´esent´e

dans le tableau 2.5.

Il en est de mˆeme pour les liaisons O=C-OH qui sont des liaisons caract´eristiques de la

pollution de surface. L’oxydation de la surface du lactose est impossible dans les conditions

standards de stockage.

TABLEAU 2.6 : Liaisons chimiques des diff´erents lots de lactose apr`es d´econvolution des pics C1s

Concernant l’´etude des spectres O1s, un probl`eme important se pose. Le param`etre FWHM

(Full Width at Half Maximum) correspond au produit de convolution de la largeur `a mi-hauteur

de la source X (temps de vie du trou profond) et de l’´elargissement du spectrom`etre. La

configuration du dispositif XPS au sein du laboratoire autorise de fixer la largeur `a mi-hauteur

pour la d´econvolution des spectres `a 1.4eV maximum. La figure 2.17 montre l’impact de ce

param`etre sur l’analyse des spectres. A 1.4eV, quatre liaisons chimiques apparaissent alors que

pour 1.8eV, une seule liaison chimique est pr´esente. La qualit´e de l’analyse des spectres O1s ne

permet donc pas l’obtention de r´esultats fiables et r´ep´etables. Les spectres O1s ne seront donc

pas retenus dans ce travail de th`ese.

2.7. XPS

FIGURE 2.17 : Impact du param`etre FWHM sur la d´econvolution du spectre O1s du lactose P4

Pour avoir des r´esultats plus repr´esentatifs, il est possible de calculer diff´erents ratios

atomiques et chimiques (tableau 2.7). En calculant le ratio atomiqueO_tot/C_tot, il est possible de

comparer la puret´e de surface des diff´erents lots en comparaison au lactose pur. Tous les lots de

lactose pharmaceutique poss`edent un ratio Otot/Ctot sup´erieur `a 80% `a l’exception du lactose

P4. Le ratioN_tot/C_tot est propre `a la riboflavine. Nous avons d´ej`a vu que les lactoses P2 et P3

ne pr´esentaient pas de riboflavine d´etectable tandis que le lactose P4 pr´esentait un niveau de

riboflavine surfacique identique au lactose Refined. En regardant le ratio chimique C-O/C_tot, les

conclusions sont identiques au ratioO_tot/C_tot.

TABLEAU 2.7 : Ratios atomiques et chimiques des diff´erents lots de lactose

Une repr´esentation graphique des r´esultats du tableau 2.7 est pr´esent´ee sur la figure 2.18. Ce

graphique de corr´elation repr´esente le ratio chimique C−O/C_tot en fonction du ratio atomique

O_tot/C_tot. Trois groupes se distinguent sur ce graphique. Le premier correspond au lactose Food,

se rapprochant de la riboflavine. Le deuxi`eme groupe est compos´e du lactose Refined et du

lactose P4. Ce groupe se rapproche du lactose pur. Enfin le dernier groupe se compose des

lactoses P1, P2, P3 et P5. Le lactose P4, poss´edant pourtant le grade pharmaceutique n’est pas

pr´esent dans ce dernier groupe. Sa puret´e de surface se rapproche donc d’un lactose Refined et

non d’un lactose pharmaceutique. Les quatre autres lactoses pharmaceutiques sont tr`es proches

en XPS.

FIGURE 2.18 : Graphique de correlation repr´esentant le pourcentage de liaisons C-O en fonction

du ratio atomique O/C