Header

Sondes Ioniques

Responsable scientifique : Etienne Deloule
Lab manager : Johan Villeneuve

Personnel technique : Nordine Bouden, Michel Champenois, Andrey Gurenko
Chercheurs impliqués : Evelyn Füri, Yves Marrocchi, Emilie Thomassot, Laurette Piani

Equipement :
-  Deux microsondes ioniques à large rayon Cameca IMS 1270 E7 et 1280 HR2.
-  Un microscope électronique à balayage Jeol JSM-6516
-  Une salle de préparation d’échantillons avec microscope optique, polisseuse, étuve…

Développements instrumentaux  : Le CRPG s’est doté d’une première sonde ionique Cameca IMS 3F en 1986, avec l’ambition de développer la mesure in situ des teneurs élémentaires et compositions isotopiques de nombreux éléments dans les échantillons géologiques. En développant cette activité, les chercheurs du centre ont constaté les limites de ce premier instrument et ont incité Cameca, une entreprise française à développer des instruments dédiés aux sciences de la Terre et de l’Univers. C’est ainsi que le CRPG, avec le support de l’INSU, du MENESR et de la région lorraine a pu s’équiper d’une microsonde ionique Cameca IMS 1270 en 1996 puis d’une microsonde ionique Cameca IMS 1280 HR2 en 2010, un prototype pour des mesures à très haute résolution et haute sensibilité. En 2016, l’IMS 1280 HR a pu être doté d’une nouvelle source d’ion primaire O- RF Plasma, plus brillante et plus stable que la source duoplasmatron. Les tests réalisés sur un NanoSIMS 50L ont démontré un facteur d’amélioration x10 sur la densité d’ions primaires O-(en mA/cm2), une stabilité de courant (dI/I min-Max mesuré en FC primaire) mieux que 2 % sur 1 heure, et une durée de vie standard de plus de 6 mois, entre les nettoyages Les développements des mesures à très haute résolution de masse (M/∆M > 32 000) réalisés sur l’IMS 1280 HR2 ont montré que la focalisation du faisceau primaire sur une surface inférieure à 10µm de diamètre sur l’échantillon analysé était un prérequis important pour la bonne qualité des mesures. Le gain en densité d’ions primaires améliore donc directement la sensibilité de l’instrument pour ces analyses. Ce développement à été cofinancé dans le cadre du CPER OTELo, par la Région Grand Est, la Délégation Régionale à la Recherche et la Technologie du Grand Est, et l’Union Européenne dans le cadre du Programme Opérationnel FEDER-FSE Lorraine et Massif des Vosges 2014-2020.

Suite aux premiers résultats obtenus sur l’IMS 1280 HR, les chercheurs du CRPG ont entrepris de doter également l’IMS 1270 HR d’une source radio fréquence, dans un projet MIS-HS-HR (Mesure In Situ à Haute Sensibilité et Haute Résolution) focalisé 1) sur la datation U-Pb précise de phases minérales à faible teneur en U telles que les apatites, les monazites, certains sulfures et carbonates, permettant ainsi de déterminer l’âge de processus métamorphiques ou de circulations hydrothermales et 2) sur la mesure des teneurs des éléments trace et des éléments volatiles (H2O, CO2, F, Cl, Br) à haute résolution spatiale et haute sensibilité dans des inclusions vitreuses ou des interfaces minérales inaccessibles par d’autres méthodes, pour mieux comprendre les différents processus de différenciation mantellique, le fonctionnement des systèmes magmatiques ou les processus d’altération à la surface de la terre. Ce projet MIS-HS-HR, cofinancé par l’Union Européenne dans le cadre du Programme Opérationnel FEDER-FSE Lorraine et Massif des Vosges 2014-2020, a été mené à bien en décembre 2018.

Projets scientifiques : Les sondes ioniques sont des instruments qui permettent l’analyse in-situ des compositions isotopiques de la masse de l’hydrogène jusqu’à l’uranium dans des solides (roches, métaux, alliages, verres…). Ce sont donc des instruments adaptés à de nombreux types d’analyses isotopiques dans des thématiques variées. De ce fait, elles sont au cœur de nombreux projets scientifiques du CRPG tels que la formation et l’évolution des premiers solides du système solaire au travers de l’étude des météorites (ex : ANR SAPINS), la compréhension des fractionnements des éléments légers dans le système solaire (ex : ERC PHOTONIS), l’origine et le devenir des éléments volatils dans le système solaire (ex : ERC VOLATILIS), l’étude et le traçage des processus d’évolution du manteau et de la lithosphère terrestre, la datation des processus magmatiques, la reconstitution de paléoenvironnement continentaux et océaniques via l’étude des paléomarqueurs, une meilleur compréhension de la dynamique des chambres magmatiques pour la prévision des éruptions volcaniques (ex : ANR VCARE), etc.

Conditions d’accès :

La plateforme des sondes ioniques accueille des utilisateurs « internes » (chercheurs du CRPG et collaborateurs directs) et « externes » (Service National, industriels, privés). Elle concerne donc en premier chef les chercheurs du CRPG et leurs collaborations directes. Ce cadre donne souvent lieu au développement de méthodologies analytiques de pointe afin de répondre à des problématiques scientifiques bien précises (ex : mesure des trois isotopes de l’oxygène, des quatre isotopes du soufre, du système isotopique 26Al-26Mg, 40K-40Ca, de la datation U-Pb dans les apatites, etc…). Lorsqu’une technique analytique est robuste, elle peut être proposée dans le cadre du service national de l’INSU (SN-INSU) qui représente notre deuxième activité majeure. Le caractère "national" des instruments implique leur mise à la disposition de la communauté scientifique française une partie du temps (plus de 40% actuellement). Après dépôt d’un projet, et en cas d’acceptation, un(e) demandeur(euse) aura accès à l’un des instruments pour une session de mesure, à une période décidée par le groupe "sondes ioniques" lors d’une des réunions mensuelles où se règle le planning (complet souvent 6 mois à l’avance).

Source RF1280




publié mardi 22 novembre 2011