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"La microsonde a été conçue en 1951 par le professeur Castaing, et construite à quelques centaines d'exemplaires. Notre laboratoire a été installé en 1978, et notre équipement est dit de 2ème génération : il date de 1989. Il doit n'y en avoir que trois de ce type en France " estime Marcel Bohn, l'ingénieur CNRS qui "arme" l'équipement. Installé au sein du département Géosciences marines de l'Ifremer-Brest (2), le Camebax SX 50 est une microsonde partagée entre plusieurs utilisateurs principaux : l'Ifremer, bien sûr, mais aussi l'Université de Bretagne occidentale, celles de Rennes 1 et de Nantes, ainsi que l'Insa de Rennes (3). Pour autant, cet équipement financé par l'Education nationale, les conseils régionaux de Bretagne et des Pays-de-Loire, les conseils généraux du Finistère et de Loire-Atlantique, n'est pas réservé aux seuls instituts de recherche. " Bien au contraire, il constitue pour l'industrie un outil d'analyse qualitative et quantitative non destructive d'une très grande précision... " argumente Marcel Bohn.
La source d'émission ?
L'excitation des atomes de l'échantillon
L'appareil comporte une colonne de moins d'un mètre de haut, dont la base est entourée de 5 détecteurs, les spectromètres, pilotés par ordinateur, avec visualisation sur écran-vidéo des échantillons scrutés au microscope. Au sommet de la colonne, un filament de tungstène chauffé sous vide émet des électrons qui sont accélérés sous des tensions de 1 à 50 kilovolts. Ces électrons constituent un faisceau, comparable à un faisceau lumineux, qui, par l'effet du champ magnétique produit par des condenseurs, est concentré vers l'échantillon. Le faisceau vient en effet frapper la surface de l'échantillon, en un point d'impact choisi par l'opérateur, sur une surface de 1 m2, ce qui permet de déterminer la composition chimique de volume de 1 m3 sous-jacent, soit un milliardième de mm3). Le principe est de produire un faisceau d'électrons d'énergie suffisante, mais pas trop forte, pour perturber l'environnement électronique des atomes de l'échantillon qui sont alors excités, par perte d'électron. |
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Installée au sein du département Géosciences marines de l'Ifremer de Brest, la microsonde est un outil d'analyse qualitative et quantitative non destructive d'une très grande précision, pouvant servir aux chercheurs comme aux industriels. (photo M.E. Pau)
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"Par analogie, je peux appuyer de plusieurs façons sur une table avec le poing : si j'appuie simplement, rien ne se passe. Si je frappe très fort, la table risque de se casser, mais si c'est légèrement, on obtiendra un bruit qui signifie que l'on a atteint la longueur d'onde caractéristique du bois de la table" schématise Marcel Bohn. En se désexcitant, les atomes émettent un rayonnement X dont la longueur d'onde est caractéristique du type d'atome. Les spectromètres permettent de caractériser le rayonnement X produit, et ainsi de déterminer, après traitement informatique, la nature et la proportion des éléments chimiques contenus dans l'échantillon (4).
Du frein au supraconducteur
" Avec 5 spectromètres, nous couvrons tout le tableau de Mendeleïev. On peut choisir la longueur d'onde caractéristique de l'élément à rechercher, et repérer sa répartition dans l'échantillon... Il faut 90 secondes pour mesurer une concentration de 12 éléments, (avec une précision supérieure à 1 %) et il est possible de réaliser 200 analyses dans la journée. Nous travaillons ainsi sur les supraconducteurs, avec des laboratoires autrichiens, ou encore avec un fabricant breton de freins de véhicules, qui vient analyser ici les impuretés constatées sur une pièce, et en vérifier l'origine. La cause de l'impureté peut ainsi être éliminée du process de fabrication. Cela permet d'éviter qu'un produit comporte des zones de faiblesse. Thomson-CSF vient ainsi d'identifier la raison pour laquelle une jonction de circuit imprimé a brûlé. Et nous pouvons déterminer aussi la composition chimique de ces minuscules cristaux qui se forment entre l'oeil et une lentille de contact rigide... L'Ifremer lui-même y pratique l'analyse de fluides hydrothermaux, ou encore procède à l'identification de matériaux présents dans l'eau de mer...Bref, les champs d'application sont vastes et diversifiés. Depuis 20 ans, j'estime que la contribution de la microsonde Ouest à des études et des recherches est de 40 à 50 publications par an ! ",conclut Marcel Bohn.
M.E.P
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