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La plateforme AIFIRA

Adresse
CENBG
19 chemin du solarium, CS 10-120
33 175 Gradignan

Contact
Stéphanie SORIEUL sorieul@cenbg.in2p3.fr
Site web du laboratoire

Membres du forum
Stéphanie SORIEUL
Philippe ALFAURT




L’activité « faisceaux d’ions » a débuté au CENBG dans les années 80, avec l’utilisation d’un accélérateur de type Van de Graaff et le développement de plusieurs lignes de faisceaux correspondant aux thématiques scientifiques du laboratoire. Le développement des activités et l’objectif d’atteindre des faisceaux sub-micrométriques ont plaidé pour la création de la plateforme AIFIRA, mise en exploitation durant l’année 2006. L’ancien accélérateur VDG est toujours exploité par la cellule de transfert de technologie ARCANE .

Description de la plateforme AIFIRA (Applications Interdisciplinaires des Faisceaux d’Ions en Région Aquitaine)

Le choix de l’accélérateur a été conditionné par la volonté de produire des microfaisceaux tout en conservant des intensités suffisantes pour la génération de neutrons rapide. L’accélérateur électrostatique simple étage de type 3,5 MV – (Singletron In-line HVEE) présente une brillance de source et une stabilité en énergie (ΔE/E = 2,5 x 10-5) en adéquation avec la production de très petits faisceaux. L’accélérateur délivre au choix un faisceau de protons, de deutons ou d’hélium pour des énergies variant de 800 keV à 3,5 MeV. Le courant maximal atteint 100 μA pour un faisceau de protons.












La plateforme possède 5 lignes de faisceau présentant chacune ses spécificités.












- Une ligne dédiée à la production de neutrons rapides (jusqu’à ~ 6 MeV) via l’interaction des ions H+ et D+ avec des cibles de lithium et deutérium. Le faisceau disponible est millimétrique et le courant peut atteindre plusieurs μA sur cible. La ligne est également utilisée pour d’autres activités, la configuration du nez en bout de ligne permettant d’adapter une grande variété de dispositifs expérimentaux, entre autres pour l’étalonnage et la validation de systèmes de détection et la mesure de sections efficaces.









- Une ligne de micro-irradiation pour la radiobiologie qui permet de délivrer de façon ciblée et sélective un nombre exact d’ions dans des cellules individuelles en culture. Cette ligne a été développée pour les besoins du groupe de recherche IPCV sur l’étude des mécanismes d’action des rayonnements sur le vivant. Elle est équipée d’une boite diagnostique pour le comptage du nombre d’ions incidents (dose déposée), d’un quadruplet assurant la focalisation du faisceau (diamètre ~ 1 μm) et d’une fenêtre de sortie en Si3N4 pour l’extraction du microfaisceau à l’air. Les puits de culture sont placés sur la platine d’un microscope Zeiss afin de pouvoir observer l’effet in-vivo des irradiations. L’étage terminal comprenant le microscope est placé à l’intérieur d’une étuve afin de contrôler la température des cultures cellulaires. L’irradiation ciblée par microfaisceau nécessite un fort support technique et l’utilisation de protocoles spécifiques. Les irradiations ne peuvent s’envisager qu’avec la collaboration du groupe IPCV du CENBG (Contact : P. Barberet )


- Un microfaisceau haute résolution permet de mettre en oeuvre l’ensemble des techniques d’analyse par faisceaux d’ions (RBS, PIXE, NRA, ERDA, STIM, PIGE) pour des diamètres de faisceau compris entre 350 nm et 5 μm. La focalisation du faisceau est assurée sur la ligne par un système de Q-pôles magnétiques positionnés selon une configuration doublet-triplet. Les échantillons sont disposés sur une platine motorisée 3 axes de précision micrométrique afin de positionner la zone d’analyse de façon optimale par rapport au faisceau. L’observation des échantillons est possible via l’utilisation d’objectifs à différents grandissements ainsi que via l’imagerie par électrons secondaires (UHV OrsayPhysics). Le système de détection évolue selon les besoins de l’utilisateur. Ainsi la chambre peut être équipée au choix de détecteurs Si(Li) (jusqu’à 4 simultanément) ou d’un détecteur HPGe positionnés à 45° et de PIPS, de diamètre et épaisseur adaptés à (aux) l’analyse(s) choisie(s) et positionnées à 0, 135° ou 170°. - Une ligne classique qui permet l’analyse RBS, PIXE, NRA, ERDA et PIGE avec un faisceau de 0,5 à 5 mm de diamètre. Un dispositif mécanique permet de faire varier l’angle pour de détecteur PIPS de 90° à 165°. Le détecteur Si(Li) peut être monté à 45°. La chambre possède également une bride spécifique pour l’utilisation d’un détecteur HPGe situé à 90°. Le couvercle de la chambre peut être substitué avec un dispositif muni de 2 goniomètres pour la canalisation. L’introduction des échantillons s’effectue manuellement à l’aide d’une cane de transfert.







- Une ligne de faisceau extrait est utilisée pour l’analyse des échantillons volumineux ou fragiles avec un faisceau millimétrique (500 μm). Pour l’analyse PIXE, deux détecteurs Si(Li) sont adaptables en positions symétriques à 135°. Un nouveau design du nez d’extraction donne la possibilité de mettre en oeuvre la technique RBS. Les échantillons sont positionnés avec précision devant le nez d’extraction à l’aide d’une table ISEL contrôlable à distance. Les balayages mécaniques sont possibles pour réaliser des cartographies. Accès à la plateforme

Un appel à projets est diffusé par mail et sur internet tous les 6 mois (Local contact : S.Sorieul ). Le planning est conçu sur la base de l’avis du comité d’expériences. L’accès est ouvert à la communauté scientifique nationale et internationale (via des projets européens pour ces derniers).