Présentation
Auteur(s)
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Pascal BERGER : Docteur ès sciences - Directeur adjoint du laboratoire Pierre-Süe (CEA /CNRS)
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Gilles REVEL : Docteur ès sciences - Directeur de recherche émérite au laboratoire Pierre-Süe (CEA/CNRS )
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Lire l’articleINTRODUCTION
Une microsonde nucléaire peut être considérée comme un moyen d’analyse élémentaire, de caractérisation structurale ou bien comme un outil de dépôt local d’énergie ou de charges.
Le principe et l’appareillage font l’objet d’une première partie [P 2 563].
Depuis la première édition de cette étude en 1995, le champ d’application des microsondes nucléaires n’a cessé de croître. Ces applications concernent l’analyse élémentaire dans des disciplines aussi variées que la physique du solide, la métallurgie, la géochimie, la biologie et la médecine, les sciences de l’environnement, l’archéologie… Des évolutions spectaculaires ont aussi concerné leurs usages non analytiques, en particulier dans les sciences de la vie (irradiation ion par ion), sciences des matériaux (micro-usinage) ou en microélectronique (mesures résolues en temps des charges induites sous faisceau). En 2004, il est certain que toutes les potentialités de cet outil n’ont pas encore été explorées.
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3. Applications
Les applications de la microsonde nucléaire ont déjà été partiellement présentées au paragraphe 1.5 de [P 2 563] en ce qui concerne les usages non analytiques. Une vue d’ensemble peut être trouvée dans plusieurs articles de synthèse [130] [131] [132] [133] pour des domaines aussi variés que les sciences de la Terre, l’archéologie, les sciences du vivant, les sciences de l’environnement, la microélectronique et les sciences des matériaux. Nous nous contentons de résumer les principales applications et de les illustrer par quelques exemples.
3.1 Art et archéologie
Les travaux menés en microanalyse nucléaire concernent majoritairement les objets d’art, pour des études de provenance des matériaux, celles des techniques de fabrication ou des mécanismes d’altération, ce dernier point étant devenu une préoccupation majeure des conservateurs.
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Un bel exemple, déjà ancien, concerne la mise en évidence des techniques de soudure utilisant des minerais de cadmium à bas point de fusion dans de nombreux objets iraniens et syriens des époques romaine et byzantine, en utilisant l’imagerie PIXE du cadmium [134]. Des études similaires ont été menées récemment sur les techniques employées par les orfèvres espagnols des V e et VIe siècles avant notre ère. La détermination par PIXE des traces de cuivre au niveau des soudures a permis de confirmer l’utilisation exclusive de méthodes de brasage [135].
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Un autre exemple a pour cadre l’anthropologie historique et participe à la recherche d’informations sur l’état sanitaire, les structures sociales et les conditions de vie des populations. Il concerne l’étude des vestiges osseux humains médiévaux découverts à Lyon [136].
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Les questions de base posées au sujet des peintures concernent la contribution des couches successives et les possibilités de retouches postérieures à la création. La combinaison des méthodes PIXE et RBS...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - COOKSON (J.A.), FERGUSON (A.T.G.), PILLING (F.D.) - Proton microbeams, their production and use - . J. of Radioanal. Chem. 12, 39-32 (1972).
-
(2) - ANDERSON (N.N.), ZIEGLER (J.F.) - Hydrogen stopping powers and ranges in all elements - . Vol. 3, séries Stopping and range of ions in matter , Pergamon Press (1977).
-
(3) - JOHANSSON (T.B.), AKSELSSON (R.), JOHANSSON (S.A.E.) - X-ray analysis : Elemental trace analysis at the 10-12 g level - . Nucl. Inst. and Meth., 84, 141 (1970).
-
(4) - JOHANSSON (S.A.E.), CAMPBELL (J.L.), MALMQVIST (K.G.) - Particle-Induced X-Ray Emission Spectrometry (PIXE) - . J. Wiley & Sons (1995).
-
(5) - MATSUYAMA (S.), ISHII (K.), SUJITOMO (A.) - Development of a Micro-PIXE Camera - . International Journal of PIXE, 8 (2-3), 203-208 (1998).
-
(6) - FOLKMANN (F.) - Ion induced X-rays, general description - ....
1 Constructeurs, fournisseurs et utilisateurs
(liste non exhaustive)
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Accélérateurs
Deux constructeurs se partagent l’essentiel du marché avec de petits accélérateurs fonctionnant selon des principes légèrement différents.
La société National Electrostatic Corporation (NEC), aux États-Unis, commercialise des systèmes dits Pelletron dont la caractéristique principale est le remplacement de la courroie isolante traditionnelle par une chaîne, plus durable et mécaniquement plus stable . Il est ainsi possible de gagner un ordre de grandeur sur la stabilité en énergie.
National Electrostatics Corp. (NEC) http://www.pelletron.com
La société High Voltage Engineering Europe BV (HVEE) , aux Pays-Bas, commercialise des accélérateurs du type Singletron ou Tandetron, pendants des Van de Graaff et tandem, dont la caractéristique principale est l’absence de pièces mobiles. La haute tension est générée à partir d’un système de condensateurs et les vibrations d’origine mécanique sont ainsi évitées. Une stabilité en énergie de ± 50 eV durant 5 heures a été obtenue avec un Singletron de 3,5 MV pour des protons de 1,881 MV . Singletron et Tandetron sont actuellement disponibles jusqu’à une énergie de 5 MeV.
High Voltage Engineering Europe (HVEE) http://www.highvolteng.com
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Systèmes de focalisation et de balayage
Des dispositifs de microfocalisation sont actuellement commercialisés par plusieurs laboratoires ayant développé leur propre microsonde nucléaire.
Oxford Microbeams Ltd. http://www.microbeams.co.uk
Microanalytical Research Centre, University...
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