ARCANE, spécialiste des faisceaux d’ions de haute énergie

Juillet 2007 - n°123

L’Atelier Régional de Caractérisation par Analyse Nucléaire Elémentaire (ARCANE) est la structure de transfert de technologie du Centre d’Etudes Nucléaires de Bordeaux Gradignan (Unité Mixte de Recherche du CNRS/IN2P3 et de l’Université Bordeaux 1).

Cette structure est un service de l’ADERA (association Loi 1901), créé en 1967, dont les missions sont de favoriser les rapprochements Recherche-Industrie. Ainsi l’ADERA crée, en partenariat avec les laboratoires des universités d’Aquitaine, des cellules de valorisation opérationnelle des savoir-faire des laboratoires.

L’ARCANE valorise ainsi depuis 1990 les techniques d’analyse par faisceaux d’ions rapides produits par l’accélérateur de particules du CENBG.

A la création de cette cellule, Hervé GUEGAN docteur de l’université Bordeaux a été recruté pour sa connaissance des techniques, et a eu pour mission première de les diffuser dans le monde industriel. Initialement aidée par des fonds européens et la région Aquitaine, la cellule a peu à peu trouvé son équilibre financier et compte aujourd’hui trois personnes spécialisées dans la mise en œuvre de ces méthodes, et qui assurent l’auto-financement de la structure.

Initialement créée pour valoriser une ligne de micro-analyse auprès de l’accélérateur de type Van De Graaff, la cellule a progressivement développé ses propres lignes de mesure pour répondre à la demande industrielle. De plus, le laboratoire s’étant doté depuis 2005 d’un accélérateur de nouvelle génération, ARCANE a repris à son propre compte l’exploitation et la responsabilité de l’ancienne machine, ce qui lui permet de faire face à la demande avec plus de réactivité.

Cette structure est ainsi la seule entité privée en Europe à proposer des prestations de service en faisceaux d’ions de haute énergie. Dans ce secteur de la microanalyse de surface, les techniques nucléaires ont leurs spécificités qui les rendent particulièrement performantes dans plusieurs domaines.

L’analyse de matériaux en couches minces et systèmes multi-couches. Les secteurs concernés sont ceux des revêtements de surface en général, mais plus spécifiquement ceux de l’électronique, l’optique, la mécanique.

L’analyse de constituants présents à l’état de traces avec une application spécifique à la caractérisation des poussières fines en suspension dans l’air. Plusieurs contrats de recherche avec le ministère de l’environnement et l’Ademe ont permis de mettre au point un protocole opérationnel permettant de rechercher, identifier et quantifier les différentes sources de particules fines dans un environnement donné. Le procédé est désormais opérationnel et proposé sous forme de service aux collectivités concernées.

L’analyse d’objets de grandes dimensions ou ne pouvant être mis sous vide. Une ligne de faisceau a été spécifiquement développée pour cet usage, et le marché visé est celui de l’expertise des œuvres d’art. En effet, ces méthodes d’analyses non destructives permettent d’accéder à la composition multi-élementaire des matériaux, qui est révélatrice du mode de fabrication permettant parfois d’authentifier, voire de dater des objets du patrimoine. Plus spécifiquement dans la région bordelaise où est localisé l’installation, des études sont en cours sur la possibilité de datation des bouteilles de vin grâce à leur composition chimique.

L’ARCANE est actuellement en pleine phase de développement depuis qu’il peut disposer pour son usage unique d’un deuxième accélérateur de particules. Cela lui permet de répondre dans les meilleurs délais (1 à 2 semaines) à la demande, mais il conserve toujours un accès privilégié à l’accélérateur de dernière génération (le 4ème au monde de ce type). Sur cet outil, l’accent est mis sur le développement de nouveaux moyens tels que l’irradiation par faisceaux de neutrons, et surtout l’analyse par faisceaux d’ions extraits à l’air.

Le recrutement récent d’un nouvel ingénieur correspond bien à l’augmentation des moyens techniques disponibles, et l’étape associée est l’extension de l’offre au niveau européen d’un marché qui n’est pour l’instant que national.

Du point de vue des moyens proposés par eux-mêmes, l’ARCANE est pour l’instant le seul acteur privé sur le marché. Au sein des instituts de recherche publique, il est de plus le seul à proposer une gamme aussi vaste de techniques utilisant le même type de faisceaux d’ions.

Enfin, dans le monde des techniques d’analyse de surface, ces méthodes nucléaires restent complémentaires de techniques plus classiques. En effet, plus que de vouloir les concurrencer, il est sans doute préférable qu’elles se confortent dans leurs niches d’applications où elles restent uniques du point de vue de leurs performances.