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Vers une nouvelle configuration de la nano-sonde Auger

adaptée à l’analyse chimique de matériaux du patrimoine à l’échelle nanométrique

Muriel Bouttemy, IR1 CNRS sur le Centre d’Etude et de Formation en Spectroscopies électroniques de Surface (CEFS2) à l’Institut Lavoisier de Versailles (ILV), je vous manifeste par la présente mon intention de postuler sur l’appel à projet 2020-4 - Equipement du DIM MAP. Je suis responsable d’une nanosonde Auger, équipement peu répandu (5 en France) dont la spécificité est de réaliser des analyses chimiques de surface quantitatives à une échelle localisée avec une résolution spatiale ultime de 12 nm. Depuis plusieurs années, nous avons développé au sein de l’Equipe EPI (Electrochimie et Physico-chimie aux Interfaces) une activité d’analyse dédiée aux objets du patrimoine, visant à répondre à des problématiques dans le cadre de la restauration et de la conservation des objets du patrimoine (cuirs dorés, corrosion d’objets métalliques, …). Nous avons également développé des actions en métrologie sur nos équipements pour permettre de s’adapter aux spécificités/contraintes de ces objets et apporter notre expertise notamment pour l‘élaboration de standards de calibration.

Nous avons établi une collaboration pérenne avec l’équipe de M. Philippe DILLMANN (LAPA-IRAMAT), avec 3 thèses et un stage co-encadrés par nos laboratoires. Nous avons collaboré sur différents projets avec les laboratoires du C2RMF, plus particulièrement avec Mme Claire Pacheco responsable de AGLAE et du CRC avec Mme Laurianne Robinet. Ces activités ont donné lieu à des publications (5) et des présentations lors de conférences internationales (ICOM-CC, E-MRS, ECASIA…) et journées nationales (« Matériaux du patrimoine et patrimoine matériel » - 2016, « Rencontre FSP/UVSQ » -2019…). Les différents objets manipulés ont montré que la technique Auger en sonde localisée est très complémentaire des analyses par spectroscopies d’électrons XPS (surface) et EDS (possible directement dans la chambre d’analyse du nano-Auger) et par μ-Raman (en volume) car elle permet d’accéder à des zones de dimension nanométrique sur l’échantillon. Peu de techniques de laboratoire permettent d’accéder directement à l’information chimique à une échelle sub-micrométrique. Citons par exemple le nano-SIMS qui permet de descendre à la 100aine de nm. La spectroscopie Auger offre des possibilités uniques, apportant à la fois un diagnostic chimique (composition et environnements chimiques) mais également renseignant sur la distribution spatiale des éléments et sur la topographie et ce, dans de nombreux cas, sans préparation spécifique (coupe FIB) à part le dimensionnement des échantillons et la minimisation de la contamination carbonée en surface. Cette technique, qui peut aussi être utilisée en profilage, est en outre très intéressante à employer en parallèle au nano-SIMS, plus sensible aux éléments traces, et qui renseigne sur la composition isotopique.

Ce projet est en discussion avec différent partenaires et sera ouvert à d’autres collaborations au sein de la communauté. La motivation principale de ce projet sur la nano-sonde Auger est une évolution importante en métrologie qui concerne une optimisation conséquente de l’émission et de la colonne ainsi qu’une nouvelle configuration du système d’acquisition permettant d’accroître le potentiel de l’imagerie en réalisant de nouvelles cartographies spectrales. Ceci nécessite un investissement de transformation de l’équipement existant à hauteur de 150-200 k€. Si ce projet est retenu, la part de financement qui sera supportée par l’ILV sera entre 25-33% du montant total de l’opération, selon le montant, et proviendra de ressources propres issues de la plateforme CEFS2 ouverte aux industriels & aux académiques.

Pour toute précision utile, n’hésitez pas à me contacter (muriel.bouttemy@uvsq.fr).