Microsonde de Castaing : bombarder pour mieux analyser
15 janvier 2021
2,5 minutes
Nous vous invitons ici à découvrir un instrument scientifique, témoin d’une évolution technologique ou d’une pratique de laboratoire : un objet utilisé en son temps comme matériel de recherche ou outil d’enseignement.
Par l'équipe Exploreur.
La microsonde de Castaing CAMECA permet d'analyser la composition chimique de différents types de matériaux (aciers, minéraux des roches, céramiques, …) à l'échelle du micromètre. Son principe de fonctionnement a été décrit en 1951 par Raimond Castaing dans sa thèse sous la direction d'André Guinier
Un microscope électronique avec analyse intégrée
Le principe de fonctionnement de cet instrument consiste à bombarder un échantillon avec des électrons et à analyser le spectre des rayons X émis par l'échantillon sous cette sollicitation. Le spectre des rayons X émis par le matériau est caractéristique de sa composition chimique. En analysant ce spectre, on peut en déduire les concentrations massiques en éléments.
Pour ce faire, la microsonde Castaing est constituée d'une chambre d'analyse, d'une colonne électronique comprenant notamment un canon à électron et plusieurs lentilles électromagnétiques qui servent à focaliser le faisceau d'électrons sur la cible, d'un microscope optique, de détecteurs d'électrons secondaires et rediffusés pour obtenir une image de l'échantillon par microscopie à balayage électronique, de deux spectromètres de rayons X à cristaux monochromateurs dits spectromètres à dispersion de longueur d'onde WDS et d'un compteur proportionnel à flux gazeux.
Le microscope à balayage électronique est piloté à partir d'un tableau de commande équipé d'un appareil photographique polaroïd pour obtenir des images. Une armoire de commande sert à contrôler les spectromètres, le mouvement du porte-échantillon et inclut un système d'acquisition et d'analyse des données. Elle comporte un clavier, un écran et une table traçante pour enregistrer le diagramme de diffraction de l'échantillon. Enfin, un micro-ordinateur, connecté à une imprimante, constitue une interface intelligente pour piloter l'armoire de commande.
Une des particularités de cette microsonde réside dans un microscope optique à objectif à miroirs, de type Cassegrain, placé dans la lentille finale et qui a été imaginée par Raimond Castaing et Georges Nomarski de l'Institut d'Optique. Non brevetée, cette innovation a pu être largement copiée par les constructeurs concurrents. Ce modèle MS46 fabriqué par Cameca et sous Licence ONERA, est une amélioration du MS85 initial, première microsonde à avoir été commercialisée en 1958.
Instrument issu des collections du département de génie physique de l’INSA et inventorié par la mission de sauvegarde du patrimoine scientifique et technique contemporain (PATSTEC - Occitanie Ouest) de l’Université fédérale Toulouse Midi-Pyrénées.
