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Grenoble INP accueille une machine XPS de dernière génération

Publié le 9 juillet 2018
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En janvier, grâce à l’appel à projets équipements scientifiques de Grenoble INP, le SIMaP a accueilli un second équipement de spectrométrie d’électrons par rayonnement X. Il sera accessible à trois autres laboratoires (LEPMI, LMGP, LGP2) et aux industriels par le biais du Consortium des Moyens techniques Communs (CMTC).

Grenoble INP accueille une machine XPS

Grenoble INP accueille une machine XPS

L’XPS ("X-ray Photoelectron Spectroscopy") est une technique d’analyse non destructive qui permet de déterminer la composition chimique des surfaces de matériaux sur une épaisseur de 10 nm. Le SIMaP dispose depuis 30 ans d’un appareil de spectroscopie électronique par rayons X, lequel, vieillissant, devenait insuffisant pour répondre aux besoins des chercheurs. Aussi, quand l’occasion s’est présentée d’acquérir une nouvelle machine à un prix défiant la concurrence, le laboratoire s’est mobilisé pour monter un dossier de financement, faisant preuve d’une grande réactivité et mettant en œuvre ses excellentes relations avec le fournisseur.

Le financement a été bouclé en six mois seulement, pour un tiers par un appel d’offre de Grenoble INP, via la plate-forme CMTC, un autre tiers par le Labex CEMAM, et le tiers restant par quatre laboratoires, SIMaP en tête. « L’idée était de mutualiser la machine en réunissant les laboratoires susceptibles de l’utiliser », explique Grégory Berthomé*, ingénieur de recherche Grenoble INP et responsable de l’XPS. Travaillant de longue date avec Marian Chatenet du LEPMI, Gregory Berthomé s’est associé avec lui pour porter le projet d’acquisition de la machine. Le duo s’est ensuite rapproché du LMGP et du LGP2, qui ont répondu présents et également contribué au financement sur leurs contrats de recherche.


De nombreuses applications


Reçu en décembre 2017, l’équipement a été installé au laboratoire en janvier 2018. Par rapport à l’ancienne version, cette machine XPS de dernière génération présente de nombreux avantages. Plus facile d’utilisation, elle offre un meilleur rendement et est plus performante en termes de résolution et d’options. « On est passé d’une résolution latérale millimétrique, à une résolution latérale micrométrique permettant une analyse plus fine des surfaces. » Elle est, par exemple, dotée d’un « canon à compensation de charges » qui permet d’analyser des échantillons non conducteurs tels que les polymères et les matériaux diélectriques. En outre, il est possible de programmer l’analyse de 9 échantillons en série (voire 18 s’ils sont petits). Le fait de ne pas avoir à intervenir entre chaque analyse, qui prend de 15 minutes à deux heures, permet un gain de temps précieux.

L’ancienne machine sera conservée au laboratoire en dépannage et en cas de d’afflux d’activités. Ses parties internes étant plus faciles d’accès que sur la nouvelle génération, elle sera notamment utilisée à des fins pédagogiques pour les TP et les écoles d’été.

Les chercheurs utiliseront le nouvel XPS pour leurs travaux de recherche, dans le but de déterminer la nature des éléments présents en surface des matériaux, et celle des liaisons chimiques entre les atomes. « Cela est très utile pour étudier les surfaces fonctionnalisées, comme par exemple les dépôts dits esthétiques tels les revêtements de TiN, qui confèrent un beau jaune aux fils en acier inoxydable, et sont utilisé pour le mobilier urbain. L’XPS permet ici de contrôler la stœchiométrie du dépôt, afin qu’il ne vire pas au gris ou au bronze. » Autres domaines d’application : l’étude des propriétés des couches minces pour la microélectronique, le contrôle de la chimie de surface des papiers, de la conformité des traitements et fonctionnalisation de surfaces en tous genres (hydrophilie, corrosion).

En attendant, des référents sont actuellement formés à l’utilisation de la machine dans chacun des 4 laboratoires partenaires. Les industriels auront également accès à ce nouvel équipement par le biais du CMTC, pour faire réaliser leurs analyses par l’un des référents. L’objectif est que les contrats industriels permettent, à terme, de payer les frais de maintenance de la machine.
XPS


* Après un diplôme d’ingénieur de l’UTC de Compiègne, Grégory Berthomé a fait une thèse au LTPCM (devenu depuis SIMaP) sur les problèmes de corrosion. Il est directement embauché par le laboratoire après son doctorat sur un poste d’ingénieur de recherche. Il travaille désormais sur l’analyse de la chimie des surfaces.


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Rédigé par Alizee Letellier

mise à jour le 17 juillet 2018

Grenoble INP Institut d'ingénierie Univ. Grenoble Alpes