Soutenance de Thèse de Sarah Richiero

L’évolution des techniques métallurgiques anciennes, les choix artisanaux et la circulation des savoir-faire sont des questions majeures en archéométrie. Parmi les matériaux étudiés, les alliages ferreux anciens – utilisés pour la fabrication d’outils, d’armes ou de structures de monuments – présentent une grande hétérogénéité de composition, notamment en ce qui concerne les éléments légers tels que le carbone et le phosphore. Ces éléments jouent un role déterminant dans les propriétés mécaniques des objets (résistance, dureté, aptitude a la trempe) et constituent des traceurs historiques et technologiques des chaí’nes opératoires anciennes. Leur localisation et leur quantification sont done essentielles pour mieux comprendre les pratiques sidérurgiques du passé.
Ce travail de these s’inscrit dans ce contexte et évalue le potentiel de la spectroscopie d’émission du plasma induit par laser (LIBS) pour la détection, la quantification et la cartographie de ces éléments légers, en particulier le carbone, dans des matériaux ferreux patrimoniaux. La LIBS est une méthode rapide, peu destructive, compatible avec des objets sensibles et potentiellement applicable in situ. Toutefois, la quantification des éléments légers dans les matrices ferreuses par LIBS reste complexe en raison des interférences spectrales liées au fer, des effets de matrice, et de la nécessité d’une calibration rigoureuse pour obtenir des mesures fiables.
L’étude repose sur la comparaison de la LIBS avec deux méthodes de référence – la spectrométrie de masse a plasma inductif couplée a une ablation laser (LA-ICP-MS) et l’analyse par réaction nucléaire (NRA) – sur un corpus constitué de matériaux de référence, d’objets archéologiques et d’échantillons de pieces muséales. Les résultats ont permis d’identifier les forces et les limites de la LIBS pour la cartographie du carbone a l’échelle micrométrique, ainsi que les conditions nécessaires a l’obtention de données fiables.

Ce travail contribue ainsi a l’élargissement des outils analytiques a disposition de l’archéométallurgie, en proposant une méthode plus accessible pour les environnements contraints (objets uniques, musées, fouilles, chantiers de restauration) et en approfondissant la compréhension des éléments légers dans les alliages ferreux anciens.