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Accueil du site > FRANCAIS > La plateforme AIFIRA > La plateforme AIFIRA > Les lignes de faisceau > La ligne de microfaisceau


La ligne de microfaisceau

La ligne de microfaisceau est venue remplacer l’ancienne microsonde qui était en fonctionnement depuis la fin des années 80 au CENBG. Tout comme l’ancienne version, la ligne microfaisceau permet l’analyse fine d’échantillons de nature et d’origine variées, allant des échantillons biologiques d’une dizaines de microns à des matériaux géologiques de dimensions millimétriques.

 

Le système de focalisation

 

Le réglage du système boite à objets / lentilles électromagnétiques (Q-pôles) permet de focaliser le faisceau. Le microfaisceau est obtenu en configuration "triplet" c’est à dire que la focalisation s’effectue avec un ensemble de trois Q-pôles situés juste avant la chambre d’analyse. Dans cette configuration, un objet de 100 µm placé dans la boite à objet donne un spot de moins 5 µm dans la chambre d’analyse après ajustement des triplets. Par ailleurs, l’ensemble "triplet-doublet" ("quintuplet") correspond à l’ajout de 2 Q-pôles supplémentaires, situés cette fois-ci en milieu de ligne au triplet, cette configuration ne sert que pour l’imagerie STIM en haute-résolution.

 

La taille de faisceau usuelle d’analyse RBS, PIXE et NRA est de l’ordre d’1 µm pour un courant sur échantillon estimé à environ 400 pA (mode "triplet"). Il est possible de réduire le diamètre du faisceau à 600 nm si le courant est suffisant pour avoir des temps acquisitions "raisonnables". La taille de faisceau usuelle d’analyse pour l’imagerie STIM est de l’ordre de 300 nm pour un taux de comptage de 1500 coups/s sur le détecteur (mode "quintuplet") et une durée d’acquisition de 10 à 15 min.

 

Description de la chambre

 

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Vue avant et arrière de la chambre du microfaisceau

 

Un système de balayage permet la cartographie par RBS, PIXE, NRA, ERDA et STIM d’une zone de l’échantillon allant de quelques dizaines de microns à près d’un millimètre, selon l’énergie et la nature de l’ion utilisé.

 

Le porte-échantillons est motorisé afin d’analyser facilement et précisément un grand nombre d’échantillons. Un porte-échantillons spécifique muni d’un goniomètre, également motorisé, peut être installé dans la chambre afin de pouvoir faire de la tomographie et de l’ERDA. Plusieurs porte-échantillons sont disponibles selon la forme et la nature des échantillons (massif, coupe mince...)

 

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Exemples de porte-échantillons disponibles pour la chambre du microfaisceau

 

Trois objectifs permettent de visualiser les échantillons en transmission (grossissement X4 et X20) et en réflexion (grossissement x4 à x20) selon leur épaisseur.

 

La chambre peut accueillir 8 détecteurs différents, plus ou moins simultanément selon les analyses et les échantillons. Ainsi, nous disposons de :

    → plusieurs jonctions Silicium de type PIPS disposées respectivement à : 135° sous le faisceau, 170° (jonction annulaire), et 180° (en transmission) pour les analyses RBS, NRA, ERDA et STIM
    → quatre détecteurs PIXE (fenêtre Be de 12,5 µm, cristal Si(Li)) placés à 135° de part et d’autre du faisceau incident
    → un détecteur à électrons secondaires (UHV, OrsayPhysics) permettant l’imagerie rapide en cours d’analyse
    → il est également possible de permuter l’un des détecteurs Si(Li) par un détecteur HPGe pour l’analyse PIGE

 

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Intérieur de la chambre

 

 

Applications

 

En raison de l’activité historique des équipes internes en matière d’analyse d’échantillons biologiques, les analyses les plus fréquentes sont effectuées sur des échantillons biologiques (cellules, coupes,...).

 

De plus, la très bonne résolution et la brillance du faisceau disponibles pour faire des mesures quantitatives d’éléments chimiques et de l’imagerie font de cette ligne un outil indispensable pour l’analyse fine d’échantillons géologiques, de matériaux pour l’énergie et d’échantillons issus d’objets du patrimoine.

 

Enfin, les spécificités de la plateforme alliant la protection radiologique des utilisateurs et la haute-résolution spatiale permet la mise en œuvre de faisceaux sub-microniques d’ions deutérium pour l’analyse et la cartographie d’éléments légers (N, C, O,...) dans les matériaux via les réactions nucléaires induites par les ions deutérium.

 

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Répartition (en heures) du temps attribué aux différentes thématiques

 

Publications

    2015

F. Westall et al. Geology, sous presse, 68

    2014

E. Brun et al. Part. Fibre. Toxicol. 11, 13

L. Bruxelles et al. J. Human Evolution 70, 36

A. Carmona et al. Metallomics 6, 822

K. Davies et al. Neurobiology of Aging 35, 858

X. Dieudonne et al. Chem. Communications 50, 8701

A. Hoppe et al. App. Mater. Interf. 6, 2865

J. Lacroix et al. Chem. Eng. J. 256, 9

J. Lao et al. Surf. Interf. Anal. DOI : 10.1002/Sia.5375

C. Larue et al. J. Hazardous Mater., 273, 17

Q. Letrequesser et al. Nucl. Instr. Meth. B, 341, 58

R. Ortega et al. Part. Fibre Toxicol. 11, 14

S. Sorieul et al. Nucl. Instr. And Meth. B, 332, 68

    2013

C. Bresson et al. Metallomics 5, 133

L. Daudin et al. Nucl. Instr. Meth. B 306, 64

C. Habchi et al. Nucl. Instr. Meth. B 295 (2013) 42

J. Lacroix et al. Nucl. Instr. Meth. B 306, 153

J. Lacroix et al. J. Phys. Chem. B 117, 510

J. Lao et al. Bioceram Dev. App. S1, 004