Mise au point de la sonde atomique tomographique

par Bernard Deconihout

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Didier Blavette.

Soutenue en 1993

à Rouen .

mots clés

• Tomographie
• Sondes atomiques tomographiques
• Spectrométrie de masse à temps de vol
• Galettes de microcanaux

Résumé

La sonde atomique tomographique est une sonde tridimensionnelle. Ce travail de thèse est consacré à la mise au point de ce nouvel instrument. Cet instrument permet d'observer et d'analyser en trois dimensions un matériau métallique, à l'échelle atomique, dans un élément de volume voisin de 1010100 nm3. La sonde atomique tomographique se résume à une sonde atomique conventionnelle équipée d'un système de détection original. Comme dans une sonde conventionnelle, l'échantillon est évaporé par effet de champ, atome par atome, couche atomique après couche atomique. La nature de ces ions est identifiée par spectrométrie de masse à temps de vol. Le système de détection repose sur l'utilisation d'un détecteur spatial original, conçu et développé au laboratoire. Son originalité réside dans son aptitude à localiser d'une part des évènements simultanés, d'autre part, des ions frappant le détecteur à des instants séparés de seulement 10 ns. Ce détecteur comprend un jeu de galettes de micro canaux (réseau de multiplicateurs tubulaires) placé devant un réseau carré de 1010 anodes. Il est associé à une électronique rapide de mesure de charge. La position des ions est déduite de la mesure des charges collectées sur ce réseau d'anodes. L'essentiel de ce rapport est consacré à la description de la mise au point de ce détecteur. Ses performances sont étudiées et discutées. L'apport de l'instrument à la science des matériaux est ensuite illustré à travers des applications métallurgiques telles que l'étude de la précipitation dans des alliages à base nickel, de la ségrégation à un joint de grains ou de l'ordre chimique à grande distance dans des matériaux ordonnés

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