Implanteur d’ions NV 3206
L’implanteur NV 3206 de 200 keV est un implanteur d’ions de première génération, dédié aux implantations ioniques d’éléments métalliques et gazeux (As, P, Sb, B, Ar, Kr) dans la gamme d’énergie d’implantation classique (20 à 200 keV) avec une résolution en masse allant jusqu’à M/ΔM =100. Les doses d’implantation se situent entre 109 et 1018 ions/cm2, avec des courants faisceaux d’environ 3 mA et des angles d’implantation ajustables de 0 à 15 degrés.Les énergies d’implantation actuellement disponibles se situent dans la gamme (20–120) keV avec des courants faisceaux ne dépassant pas 60 µA.
Générateur de neutrons
Le générateur de neutrons est un accélérateur de particules qui a comme fonction de générer des neutrons énergétiques de 14 MeV, en bombardant avec des deutons une cible sur laquelle est déposé du tritium, la réaction initiée étant de type (d,T). On peut aussi produire des neutrons moins énergétiques (2.5 MeV) en utilisant la réaction (d,d) sur une cible sur laquelle est déposé du deutérium.
Les activités de recherche menées autour du générateur de neutrons concernent les interactions neutron-matière, en particulier les mesures de sections efficaces des réactions de type (n,n’ϒ), (n,p), (n,2n),… D’autre part, l’analyse par activation neutronique pour le dosage des éléments légers (O, Si , Al, N,…) dans différents types de matrice est une activité phare.
Accélérateur Van de Graaff 3.75 MV
Le V.d.G-3.75 MV est un accélérateur électrostatique d’ions pouvant délivrer des faisceaux d’ions accélérés pour trois espèces d’ions atomiques (1H+, 2H+ et 4He+) et deux autres d’hydrogènes moléculaires (H2+ et H3+) avec des énergies allant de 1 à l’énergie nominale de 3.75 MeV pour des courants faisceaux atteignant, initialement, des valeurs de 100 à 200 µA. Pour un fonctionnement optimal, permettant d’assurer les meilleures conditions expérimentales (stabilité du faisceau, etc.), la tension maximale d’accélération est limitée à 2.5 MV. Les énergies ainsi accessibles varient de 1 à 2.5 MeV pour des intensités ne dépassant pas les 100 à 200 nA.L’accélérateur est équipé de trois lignes d’expérimentation :· Ligne de droite, dédiée essentiellement aux analyses IBA (Ion Beam Applications) avec faisceaux extraits à l’air libre.· Ligne centrale, où est installée une chambre à réaction utilisée pour les techniques IBA conventionnelles et les expériences de physique nucléaire et atomique (réactions nucléaires, mesure de données, irradiations, etc.)· Ligne de gauche, actuellement non opérationnelle, dédiée aux techniques IBA par canalisation (channeling).
Diffractomètre à RX (DRX)
La technique d’analyse fondée sur la diffraction des rayons X sur la matière cristalline est une méthode qui fait appel à un faisceau monochromatique de rayons X envoyé sur l’échantillon étudié. Ce faisceau va être diffracté par l’échantillon analysé dans certaines directions privilégiées de l’espace, c’est-à-dire à certains angles bien spécifiques (angles de Bragg). Par la mesure des angles et de l’intensité des rayons diffractés, il est possible d’obtenir les dimensions de la maille et les symétries de la structure cristalline ainsi qu’une image 3D de la densité électronique dans la maille. Le diffractomètre à rayons X de type XPert de PHILIPS peut analyser plusieurs types d’échantillon, sous différentes formes : poudres, filtres, roches et couches minces. Les analyses peuvent être effectuées aussi bien dans des conditions standards que spécifiques (base angles et faible quantité).
Microscopie Electronique à Balayage (MEB)
Le microscope électronique du CRNA EST de type XL30 de FEI, à balayage environnemental. Il est doté d’un canon à émission de champ pouvant atteindre une résolution de 2 nm en observation. Il comprend plusieurs détecteurs de signaux :· détecteur d’électrons secondaires en mode vide poussé pour les observations topographiques ;· détecteur d’électrons rétrodiffusés pour l’imagerie de répartition chimique ;· détecteur de rayons X par dispersion d’énergies pour la détermination de la composition chimique locale et de la distribution des éléments ainsi que pour la mise en évidence de la distribution d’éléments définis à travers une surface (cartographie) ;· détecteur d’électrons secondaires en mode gazeux qui permet de caractériser la matière dans son état naturel à l’aide d’une atmosphère contrôlée de gaz.
Spectromètre de fluorescence X à dispersion d’énergie (EDXRF)
Le spectromètre de fluorescence X à dispersion d’énergie (ED-XRF) du CRNA (type Amptek) est un dispositif d’analyse non destructive simple et rapide. Il permet l’analyse des éléments de numéro atomique Z supérieur ou égal à 12. La fluorescence-X est induite suite à un impact d’une énergie suffisante de photons X, produits par l’anode, sur les atomes constituant un échantillon donné. Cet impact peut engendrer l’ionisation d’un atome qui éjecte son électron de l’une des couches électronique internes. La vacance générée est automatiquement comblée par un électron qui se trouve sur les couches électroniques supérieures, ce qui donne naissance à l’émission d’un rayonnement X caractéristique de l’atome ionisé.Le spectromètre «Amptek» est muni d’un mini tube à rayons X, doté d’une anode en argent. La tension de travail varie de 10 à 50 kV et le courant de 5 à 200 µA. La fenêtre est en Béryllium d’une épaisseur de 127 µm. Le détecteur utilisé est de type Silicon Drifted Detector ayant une résolution de 130 eV pour la raie Kα du manganèse.
Spectromètre de fluorescence X à dispersion de longueur d’onde (WDXRF)
Le spectromètre de fluorescence X à dispersion de longueur d’onde (WD-XRF) du CRNA (model PW 2440 de marque Panalytical) est un dispositif d’analyse non destructive utilisé pour obtenir des informations élémentaires pour différents types de matériaux. Cet appareil est capable d’analyser des éléments allant du bore (Z = 5) à l’uranium (Z = 92) dans des échantillons solides dont la limite de détection peut atteindre quelques ppm.Le dispositif est doté de huit cristaux analyseurs et de deux détecteurs. La puissance du tube à rayons X (anode en Rhodium) est de 4 kW (20 à 60 kV) et le courant varie de 10 à 125 mA.
Spectromètre Auger
Le spectromètre Auger du CRNA est de type Perkin Elmer, avec une sonde PHI 600. C’est une technique de microanalyse des surfaces qui permet l’identification des éléments constituant les premières couches atomiques de la surface des solides. L’appareil comporte un canon électronique qui bombarde l’échantillon, et un détecteur d’électrons qui détecte les électrons Auger et détermine leur énergie. L’énergie des électrons permet de déterminer la nature chimique des atomes, et le mode balayage permet de dresser une cartographie chimique de la surface de l’échantillon.Le principe de la spectroscopie Auger consiste à bombarder un échantillon par un faisceau d’électrons et faire éjecter un électron d’une couche électronique profonde. Pour que l’atome se trouvant dans l’état d’ion excité retourne à l’état fondamental, il faut un réarrangement électronique. La lacune électronique créée peut être comblée par un électron d’une couche électronique supérieure, libérant une énergie. Cet excès d’énergie peut être émis soit sous forme d’un photon d’énergie : c’est la fluorescence X, soit servir à éjecter un autre électron de l’atome : c’est l’émission Auger.
Evaporateur thermique
L’évaporateur thermique LEYBOLD modèle UNIVEX 300 est un outil destiné à la préparation, par évaporation thermique, de couches, bicouches et multicouches minces d’éléments simples ou composés, sur différents type de substrats. Il est équipé de deux sources de chauffage, l’une par effet Joule et l’autre par canon à électrons à déflexion électromagnétique.