Groupe de Physique des Matériaux - UMR CNRS 6634

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Développements instrumentaux

par LABGPM - publié le , mis à jour le

Les performances de la SAT ont été accrues de façon importantes ces 5 dernières années par des travaux de recherche en instrumentation autour, par exemple, de l’augmentation de la cadence de répétition du LAWATAP (100 kHz contre qq kHz), avec des conséquences positives en termes de nombre de résultats accessibles avec l’instrument ainsi que sur la diminution des risques de rupture d’échantillons. Citons encore le développement d’un boitier multi-longueurs d’onde qui permet de façon automatisée de choisir les meilleurs paramètres expérimentaux au cours d’une analyse. Les exemples sont nombreux et nous préférons nous attarder sur l’objectif le plus marquant : l’accroissement de la résolution en masse.


Spectre de masse de silicium obtenue sur le LAWATAP (en rouge) et sur le banc de test avec la lentille prototype

Figure 5. Spectre de masse de silicium obtenue sur le LAWATAP (en rouge) et sur le banc de test avec la lentille prototype. La résolution en masse est suffisante pour séparer le Si2+ et le N+.

L’équipe travaille en étroite collaboration avec CAMECA au développement de la prochaine génération de SAT, dite à conversion d’angle (LAWATAP+). Afin de valider le concept breveté par le CNRS et CAMECA nous avons développé un démonstrateur qui vient de fournir ses premiers résultats (Fig. 5). L’utilisation d’une optique ionique originale permet d’augmenter significativement la résolution en masse de la SAT sans sacrifier son champ de vision ni sa résolution spatiale. Le but de cette recherche est de disposer d’un instrument avec une résolution en masse suffisante pour séparer le défaut de masse entre des éléments comme par exemple le (Si2+, m/n=13.9885) et l’azote (N+, m/n=14.003) ce qui n’est pas possible avec la SAT laser de première génération. Cette capacité est en effet essentielle pour l’analyse de matériaux comme les nitrures de silicium couramment employés en microélectronique ou les nitrures de fer, utilisés dans certains aciers industriels.

Les premiers résultats du démonstrateur sont très encourageants puisque l’on atteint une résolution en masse proche des 2000 (m/\Delta m à mi hauteur) à comparer à la résolution en masse de 700 d’un LAWATAP. La seconde génération du prototype est la base du LAWATAP+ actuellement commercialisée par CAMECA. Pour pousser l’instrument à ses limites, une nouvelle génération de dispositif est en cours d’assemblage sur le banc multi instrumentation..