De nombreux acteurs privés sont aujourd'hui confrontés à des difficultés lorsqu’ils doivent caractériser finement la surface des matériaux. Le développement de techniques pratiques et fiables devrait cependant changer la donne dans un avenir proche. Cet article présente Synchrotronix, une société de recherche contractuelle (CRO) qui favorise l’utilisation de techniques synchrotron et les développe pour l'industrie. Cette société a également bénéficié d'un programme de financement européen à destination des PME (CALIPSOplus/TamaTA) lors de leur dernière campagne de mesures à SOLEIL.
Limites des méthodes conventionnelles
Les méthodes conventionnelles telles que la spectroscopie optique de décharge luminescente (GDOES) sont aujourd'hui largement utilisées par l'industrie pour analyser des profils dans les matériaux. Ces méthodes permettent d'étudier certains traitements (tels qu’une trempe pour un acier), la composition ou le fonctionnement de couches structurées dans des systèmes dynamiques (comme les batteries).
Cependant, la résolution de certains problèmes nécessite un niveau d’information supplémentaire tel que l'état chimique des éléments (degré d'oxydation) et leur environnement chimique (voisinage atomique immédiat et environnant) lorsque l’on s’éloigne de l’extrême surface en direction du cœur du matériau.
Dans ces cas, des techniques comme la spectroscopie photoélectronique X (XPS) peuvent être utilisées avec une très grande sensibilité dès les premières monocouches atomiques. Le XPS présente cependant plusieurs inconvénients à commencer par une préparation minutieuse de l'échantillon (nettoyage physico-chimique). Il s'agit d'une étape obligatoire pour éviter aux contaminants (saleté) de s’accrocher à la surface du matériau et pouvant conduire à des erreurs de mesures (artefacts). L’autre inconvénient concerne l'acquisition et le traitement des données qui sont des étapes longues et fastidieuses. Pour ces raisons, le XPS est généralement utilisé par le milieu de la recherche académique mais beaucoup moins fréquemment par l'industrie.
Mårten EDWARDS (Synchrotronix), Robert MOBERG (Synchrotronix),
Jean-Pascal RUEFF (GALAXIES/SOLEIL), Konstantin SIMONOV (Université d‘Uppsala)
De nouvelles perspectives pour les acteurs privés
En décembre 2018, la société suédoise Synchrotronix a testé sur la ligne de lumière GALAXIES de SOLEIL, différents matériaux préparés provenant de l'industrie métallurgique et du secteur de l’énergie. L’ambition de cette campagne de mesures a été de prouver l’utilité de la technique HAXPES (High-Energy XPS) pour des cas d'usage industriels, en démontrant que l'information chimique à la surface des matériaux peut être obtenue à un coût et un effort raisonnables.
Pour surmonter les barrières classiques du XPS, Synchrotronix a développé de nouvelles méthodologies allant de la préparation de l'échantillon à l'analyse qui rendent les études plus simples et plus fiables. Le HAXPES synchrotron a également été préféré au XPS basse énergie puisque sa sensibilité de surface plus faible produit une signature spectrale plus facile à analyser. En combinant l'approche innovante de Synchrotronix avec la rapidité d’acquisition des données dans un synchrotron tel que SOLEIL (en raison de la très haute brillance du faisceau), il est possible de tirer vers le bas le coût de l’étude ce qui ouvre la porte à des services de caractérisation à des prix compétitifs. Synchrotronix espère ainsi convaincre les industriels et commencer à commercialiser leurs services prochainement.
Jean-Pascal RUEFF (responsable de la ligne GALAXIES) et les utilisateurs de Synchrotronix
surveillant l’acquisition de données, le 4 décembre 2018
Tirer profit des avantages du projet européen CALIPSOplus
Cette campagne de mesures a été l'occasion pour SOLEIL d'accueillir pour la première fois une étude payante prise en charge par CALIPSOplus. Ce projet a pour but de favoriser l'innovation et la compétitivité de nos territoires en rendant l'accès aux sources lumineuses (synchrotrons et laser à électrons libres) plus facile et moins coûteux pour les PME. SOLEIL a eu un plaisir particulier à accueillir cette expérience, qui ouvre de nouvelles perspectives de partenariat entre les synchrotrons européens et les entreprises de recherche privées. SOLEIL et Synchrotronix recommandent vivement à toute entreprise intéressée de visiter la page internet dédiée du projet TamaTA.
L’équipe Relations Industrielles.
industrie@synchrotron-soleil.fr
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CALIPSOplus has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No 730872 |