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L'analyse élémentaire permet de connaître la composition en éléments chimiques de la matière.Plusieurs méthodes sont implantées au laboratoire :
L'analyse par faisceau d'ions (IBA) à l'aide du système AGLAE
La micro-fluorescence X (MFX), qui délivre la composition chimique sans prélèvement et directement sur les œuvres.
La microanalyse au microscopie électronique à balayage (SEM - EDX) permet de caractériser chimiquement des micro-prélèvements.
La spectrométrie d'émission atomique par plasma à couplage inductif (ICP) est principalement utilisée pour l'étude des métaux à partir de prélèvements.
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