[INFRA+] Augmentation des capacités de caractérisation des matériaux par diffraction des rayons X au Centre de Compétences XGamma de l’Institut Jean Lamour

Le Centre de Compétences XGamma développe en fonction des sujets de recherche traités à l’Institut Jean Lamour (IJL), les techniques de caractérisation des matériaux par diffusion, diffraction tomographie et spectroscopie de fluorescence X et par spectroscopie Mossbauer. Nous venons d’intégrer deux nouveaux diffractomètres de rayons X, permettant entre autres de pouvoir caractériser les matériaux dans un grand domaine de température (12K<T<1773°K), et d’augmenter nos capacités d’études des couches minces a l’aide d’un 5 cercles. Cette double acquisition nous permet de renouveler nos appareils :

o   En bénéficiant dans les deux cas des avantages d’une anode tournante

o   En tenant compte des évolutions technologiques dans le domaine de la détection des rayons X, nos deux détecteurs sont des détecteurs 2D et permettent de discriminer en Energie pour mieux se focaliser sur la longueur d’onde incidente,

o   En augmentant nos capacités de caractérisation des couches minces en utilisant les avantages d’un 5 cercles et en permettant de diminuer la taille du faisceau jusqu’à 50 microns.

Ces deux appareils sont équipés d’une anode tournante permettant une augmentation du flux de photons incident 5 fois plus grande qu’un tube de rayons x classique. Ceci permet de réduire le temps de mesure, et/ou de réduire la taille du faisceau incident. Pouvoir faire des mesures en température dans un domaine aussi larges permet de pouvoir suivre l’évolution des matériaux et de détecter les transformations de phases, les évolutions au niveau des microstructures (taille de grain, texture / contrainte, expansion thermique…). L’utilisation d’un 5ieme cercles permet de suivre l’évolution d’une tache de diffraction dans le réseau réciproque tout en gardant l’empreinte du faisceau sur l’échantillon identique. Réduire la taille du faisceau en gardant un bon flux de photon incident permet d’envisager des mesures en mapping pour vérifier les inhomogénéités d’un échantillon

Ces acquisitions permettent un renouvellement de nos appareils. En effet un de nos appareils avait été acquis en 2000 et certaines pièces n’était plus disponibles en neuf par les fournisseurs. Grace a ces deux acquisitions nous augmentons considérablement notre capacité pour caractériser les échantillons étudiés a l’institut ou dans d’autres laboratoires publics ou privés, qu’ils soient sous forme de poudre de monocristaux, de couche minces ou sous forme solide.

La plateforme est aujourd’hui équipée de 9 diffractomètres de rayons X, 1 spectromètres de fluorescence X, 2 tomographes X appartenant a Géoressource et de 3 spectromètres Mossbauer. Ces appareils fonctionnent sous la responsabilité de 4 ingénieurs, pour régler ces appareils, former les personnels intéressés (chercheur, doctorant, exterieurs …), traiter les données émanant de ces mesures et développer ces techniques de caractérisations des matériaux indispensables dans un grand nombre de domaine de recherche comme la chimie, la physique, la pharmacie, la métallurgie, les nanosciences…

Cette plateforme est utilisée en grande majorité pour les équipes de recherche de l’institut mais aussi pour d’autres laboratoires de l’université de lorraine : LRGP, LCPME, CRAN, LMOPS, …, d’autres université : FEMTO, IPCMS… et par des partenaires privés

Le Centre de Compétences XGamma augmente ses capacités de caractérisations des matériaux grâce a l’acquisition de deux nouveaux diffractomètres de rayons X. Le but étant de mieux caractériser les échantillons étudiés par les équipes de recherche et ouvrir d’autres champ de recherche des matériaux sous quelques formes que ce soit.

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Pascal Boulet

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