Retour haut de page

Rechercher

Sur ce site

Sur le Web du CNRS


Séminaires

« mars 2017 »
L M M J V S D
27 28 1 2 3 4 5
6 7 8 9 10 11 12
13 14 15 16 17 18 19
20 21 22 23 24 25 26
27 28 29 30 31 1 2

Accueil du site > Autres installations > ANDROMEDE > Avancement > 2013

2013

Le PROJET ANDROMEDE

L’instrument ANDROMEDE est constitué de plusieurs entités : l’accélérateur de type Van de Graaf de 4 MV avec ses lignes de faisceau permettant de focaliser aussi bien les faisceaux de nanoparticules que les ions atomiques. Le point innovant au niveau de l’accélérateur est constitué par les sources qui sont placées au terminal de l’accélérateur. En effet, trois types de sources seront utilisées pour couvrir toutes les possibilités des ions atomiques du proton à l’or ; en passant par les petits agrégats et molécules comme les fullerènes jusqu’aux nanoparticules et pourquoi pas microparticules.

  1. Accélérateur

National Electrostatics Corporation (NEC, Middleton, Wisconsin USA) est le seul fabricant qui ait répondu à l’appel d’offres de l’accélérateur. L’accord a finalement été signé le 28 Juin 2012. La livraison est prévue pour Décembre 2014. Suite à nos spécifications, les sources d’ions et la colonne ionique ont été commandés par NEC cette année à OrsayPhysics et Pantechnik.

  1. Sources d’ions

Après l’étude de faisabilité et les simulations effectuées avec OrsayPhysics en collaboration avec l’IPNO, la source est utilisée avec notre colonne ionique depuis Décembre 2012. Ce travail a été réalisé en parallèle de la mise en service de la colonne NAPIS développé par OrsayPhysics. Cette source est conçue pour produire une large gamme de faisceau d’agrégats d’or Aunq+ Au+ & 2+, Au2+ Au3+ & 2+, Au5+, ..., et par exemple jusqu’au Au400+4. Les premiers résultats des tests montrent que la source est capable de produire des intensités supérieures à 900pA pour Au400+4 à l’énergie de 20qkeV. Les essais de la colonne ionique présentée sur la figure 1 ,

Figure 1 : La colonne Napis

donne des résultats en accord avec les simulations. Le faisceau est quasi-parallèle avec un diamètre de 300 µm, idéal pour l’injection dans le tube de l’accélérateur. Le même ensemble de lentilles permet de décélérer ce faisceau avec une divergence faible et un diamètre d’environ 3 mm. Cette configuration sera utilisée pour un deuxième mode d’ injection dans une source ECR Microgan (Pantechnik) qui va permettre l’augmentation de l’état de charge du projectile, et donc une augmentation des faisceaux d’énergie à la sortie de l’accélérateur. Un banc d’essai est dédié à l’accouplement NAPIS-ECR. La figure 2 présente ce couplage, sur la gauche, la colonne NAPIS avec la Source LMIS et sa platine XY, la lentille de condenseur, le filtre de Wien et l’ensemble de lentilles de focalisation, sur la droite, une section transversale de la source ECR, dans laquelle les ions produits avec NAPIS pénètrent avec une énergie de quelques eV .

Figure 2 Couplage de la colonne NAPIS et de la source ECR Microgan sur son banc

Le deuxième banc d’essai est dédié à l’implantation de nanoparticules pour des expériences de catalyse et l’étude des effets de cationisation qui réduisent la fragmentation et la détérioration des échantillons biologiques analysés par SIMS statique. Ce dernier sujet est développé dans le cadre de la collaboration avec le groupe SAM du Centre de recherche Lippmann Gabriel (Luxembourg).

  1. Spectromètre de masse

Le spectromètre de masse sous vide est un temps de vol conçu pour les mesures d’imagerie ionique ; la résolution en masse atteindra 6000 à 8000. Les échantillons sont placés sur un porte-échantillon mobile X , Y, Z qui va permettre de positionner avec une précision de quelques centaines de nanomètre. La localisation de l’impact sera obtenue par un EEM ; une localisation en utilisant l’émission H+ en mode positif sera également disponible après la fin d’une modification en cours. Ce développement de l’EEM est réalisé en collaboration avec l’équipe d’EA Schweikert de TAMU. La conception de ce spectromètre est terminé. La réception est prévue début 2014 .

La figure 3 présente le spectromètre de masse avec la chambre à vide dans laquelle se trouve le porte-échantillon mobile , les trois lignes correspondent dans le sens antihoraire à l’injection des faisceaux de nanoparticules de haute énergie, le spectromètre de masse ToF avec un réflecteur électrostatique et le Microscope à Emission Electronique et Protonique EPEM. Cet instrument est placé sur un châssis qui amortit les vibrations préjudiciables à la localisation dans le domaine sub-micrométrique.

Figure 3 Andromède Spectrométre de masse

  1. Microscope électronique à émission (EEM)

Ce microscope est développé en collaboration avec le TAMU. Il permet la localisation de chaque impact. Le projectile de C60 est éjecté d’1 à 30 électrons dans les expériences de test, l’impact de chaque ion est localisé par le centre de gravité de ces électrons détectés par la caméra. En utilisant une collimation par traitement de données, une image peut être obtenue reproduisant de façon fiable l’échantillon avec une perte d’électrons autour de 80-90%. La précision de la localisation d’impact est d’environ 1 à 2. La limitation de la précision est due à la répulsion coulombienne de l’ effet de ce qui pourrait être simulée. Les analyses de coïncidence avec les ions émis ont été effectuées avec succès, les corrélations ion-ion-électron correspondant à une incidence montrent qu’il est possible de déterminer la composition et la structure d’un nano-volume de 1000 nm3 situé avec une précision micrométrique La figure 4 présente le résultat de ces corrélations obtenues à partir d’une grille revêtue par un mélange de molécules de glycine avec différents isotopes d’azote.

Figure 4 : Localisation bidimensionnelle des impacts qui co-émettent deux ou plusieurs ions spécifiques de l’analyte. Les cercles noirs indiquent l’impactà partir duquel deux ions spécifiques d’analyte (un ion avec un isotope 14N et un autre ion avec l’isotope 15N) ont été détectés.

Ce microscope et sa détection seront installés sur le spectromètre de masse ANDROMEDE dans le cadre de la continuité de la collaboration de l’IPNO-TAMU autour de PEGASE[1]. Le système de détection sera testé sur PEGASE et livré à la fin du premier semestre 2014.

IGLEX

La création d’un centre multidisciplinaire de technologie et des sciences appliquées, nommé IGLEX a été proposé, autour des deux projets Equipex, Andromede (IPNO) et ThomX (LAL).Cette opération consiste à installer dans le bâtiment 209c (appelé Igloo), l’accélérateur de nanoparticules Andromède, la source intense de rayons X ThomX, les salles de contrôle associées, le laboratoire expérimental, la cabine de laser et les salles de préparation et d’assemblage des échantillons. Le bâtiment est idéalement adapté pour répondre à ces projets et permettra de futures extensions. La figure 5 montre un croquis de cette plate-forme.

Figure 1 : la plate-forme Iglex avec les deux Equipex Andromède (IPNO) et ThomX (LAL)

Pour assurer un niveau de rayonnement dans l’Igloo compatible avec l’utilisation d’Andromède et ThomX, les deux accélérateurs sont placés chacun dans un bunker en béton pour minimiser le rayonnement. Les groupes de radioprotection de chaque laboratoire (S. Wurth de l’IPNO, JM Horodinsky UDIL) ont simulé les radiations pour chaque accélérateur et calculé les dimensions de chaque bunker. La surface de l’Igloo est 1059 m², l’accélérateur Andromede couvre 250 m² et la source de rayons X ThomX environ 270 m². Les salles appelées D1 (environ 425 m²) et D2 (225m²) les salles de contrôle et annexes.

La plate-forme multidisciplinaire IGLEX se concentre, à travers un effort concerté sur les fondamentaux et la recherche de l’accélérateur, sur la mise à jour des techniques pour augmenter le domaine des applications (instruments et des méthodes novatrices pour la production d’ images de haute résolution moléculaire et large haute résolution de positons) et leur impact. Ces groupes vont exploiter pleinement les informations complémentaires fournies à ’aide de photons, électrons et des faisceaux d’ions. Les applications de ces installations couvrent un vaste champ de recherche : la biochimie, l’astrophysique, la science des matériaux, de l’environnement et du patrimoine culturel. Plusieurs laboratoires, dans et hors (Institut Pasteur) de l’IDEX Campus Paris -Saclay ont manifesté un grand intérêt dans le projet de devenir des utilisateurs de ces installations.


[1] NSF project (Grant CHE-0750377), S. Della-Negra, J. Arianer, J. Depauw, S.V. Verkhoturov and E.A. Schweikert, Surf. Interface Anal.,2011, 43, 66-69.


 

IPN

Institut de Physique Nucléaire Orsay - 15 rue Georges CLEMENCEAU - 91406 ORSAY (FRANCE)
UMR 8608 - CNRS/IN2P3

Ce site est optimisé pour les navigateurs suivants Firefox, Chrome, Internet explore 9