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GÉNÉRALITÉS

Les analyses par faisceaux d’ions font partie des nombreuses spectrométries exploitant les rayonnements émis suite à l’interaction d’une particule avec un échantillon. Les particules utilisées sont des ions chargés, historiquement H+ et He+. Leur particularité est que les interactions s’effectuent dans l’environnement proche du noyau.

 

1. Description des différentes interactions

Les phénomènes physiques mis en jeu sont communément dénommés "interactions rayonnement-matière".

Lorsqu’un ion pénètre dans la matière, il perd une partie (ou l’intégralité) de son énergie via différentes interactions :

    # Les processus inélastiques tels que l’émission des rayons X (PIXE)

    # Les diffusions élastiques telles que la rétrodiffusion Rutherford (RBS) et la diffusion des noyaux de recul (ERDA)

    # Les réactions nucléaires ([Interactions élastiques>art1358]) produisant des particules tierces comme les rayons γ ([PIGE-art1231]) ou de nouvelles particules générées lors de la réaction (NRA)

Pour aller plus loin concernant les phénomènes physiques mis en jeu, suivez ce lien.

 

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Les interactions possibles entre le faisceau d’ions et la cible.

 

2. Informations obtenues

L’analyse spectroscopique des rayonnements et particules émis lors de la mesure permet d’obtenir diverses informations sur l’échantillon telles que :

    # sa composition élémentaire (PIXE, PIGE, RBS, ERDA),

    # la détermination des profils de concentration en surface (ERDA) ou en profondeur, (NRA, RBS)

    # la détection des éléments légers (NRA, PIGE & ERDA),

    # l’imagerie d’échantillons minces (STIM).

L’ensemble des techniques d’analyse par faisceau d’ions sont quantitatives et non-destructives. Suivant l’analyse, il est également possible de détecter et mesurer la concentration d’un isotope en particulier.

Le tableau ci-dessous récapitule les spécificités de chaque analyse.

 

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Caractéristiques des techniques d’analyse par faisceau d’ions.

 

3. Répartition des analyses à AIFIRA

La répartition du temps de faisceau utilisé pour un couple d’analyses (RBS/PIXE, NRA/PIGE, ERDA, STIM) met en évidence une forte disparité.

    # RBS/PIXE : ce sont des analyses faciles à mettre en œuvre d’où leur prépondérance d’utilisation.

    # NRA/PIGE/ERDA : ces techniques sont dédiées à la détection d’un élément en particulier, et sont associées à des dispositif de mesure plus complexes à mettre en œuvre ce qui explique leur moindre utilisation.

    #STIM : cette technique est exclusivement réservés à l’imagerie d’échantillon fins.

 

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Répartition du temps de faisceau attribué par analyse (Statistiques AIFIRA, 2017)

 

4. Références

N.B. l’ensemble des références ont été utiles pour tous les articles présents dans cette rubrique.

P. Berger & G. Revel Sciences et Techniques de l’ingénieur P2563v2

P. Berger & G. Revel Sciences et Techniques de l’ingénieur P2564

P. Trocellier & P. Trouslard Sciences et Techniques de l’ingénieur P2560

P. Trocellier & P. Trouslard Sciences et Techniques de l’ingénieur P2561

P. Moretto & L. Beck Sciences et Techniques de l’ingénieur P 2557

P. Moretto & L. Beck Sciences et Techniques de l’ingénieur P 2558

Analyses par faisceaux d’ions

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