Andromède est une plateforme de recherche IN2P3

Andromède est une plateforme interdisciplinaire de l’Institut de Physique Nucléaire d’Orsay (UMR8608) adossée aux compétences scientifiques et techniques de l’Université Paris Saclay. Elle est ouverte aux mondes académique et industriel dans les domaines de la biologie, biochimie, astrophysique et astrochimie, chimie moléculaire et chimie et physique des matériaux.

Applications

Biologie, Santé,
Imagerie Ionique

Astro-chimie,
Cosmo-matériaux,
Imagerie ionique

Implantation dans
les matériaux

R&D
Source d’ions

Technologie

Accélérateur et source d’ion

Les faisceaux d'ions sont accélérés à haute énergie par un accélérateur NEC Pelletron® de 4MV. La tension peut être ajustée de 500 kV à 4 MV. Le terminal de cet accélérateur est conçu pour recevoir deux types de sources d’ions, une source à résonance cyclotronique électronique (ECR) et une source d'ions à métal liquide (LMIS).

La source ECR est une Microgan fabriquée par Pantechnik qui a une fréquence RF de 10 GHz et possède un ajustement du puit magnétique permettant la production d’ions atomiques multichargés et d’ions moléculaires. La colonne LMIS est une colonne filtrée d’OrsayPhysics, incorporant la sélection en masse des ions extraits de la source. Cette source nommée NAPIS (Nano Particules Ion Source) produit des ions atomiques, des agrégats et des nanoparticules métalliques.

Lignes de faisceau

La plateforme Andromède possède trois lignes expérimentales derrière un aimant d’analyse :
Une ligne à 90° permettant de sélectionner des faisceaux atomiques et moléculaires de l’hydrogène jusqu’aux ions de rapport masse sur charge inférieur à 70 (par exemple Germanium, Ge+) pour une accélération de 4 MV.

Une ligne à 1°29 dédiée principalement aux faisceaux de macromolécules jusqu’aux agrégats d’or. Une troisième ligne de faisceau peut être mise à disposition à 70°.

Chaque ligne de faisceau est équipée de diagnostic permettant la détermination de la position, de la taille et la mesure de l’intensité. Des fentes permettent une sélection de la taille du faisceau du mm à la centaine de µm.

Faisceaux d’ions et caractéristiques : Source ECR Microgan

Les ions produits par cette source sont sélectionnés au terminal de l’accélérateur par un filtre de Wien.

La source ECR, dans sa configuration ions atomiques multichargés, fournit des faisceaux très intenses atteignant 500 µA pour l’hélium 100 µA pour le carbone et même 40 µA pour l’argon A4+ et quelques µA d’A8+.

Dans la configuration favorisant la production d’ions moléculaires. Les faisceaux de molécules de types H2+ , CnHm+ (n=1-3,m=1-8) de quelques µA, CO1-2+ ( 100 µA de CO+  et 50 µA de CO2+ ) et SF5+  avec des intensités de 20 µA. Les autres gaz moléculaires peuvent être envisagés et des dizaines de nano-ampères de C60n+  peuvent être produits en associant un four.

Faisceaux d’ions et caractéristiques : Source LMIS NAPIS

La colonne NAPIS est équipée d’une source de type LMIS (Liquid Metal Ion Source) fournit des faisceaux d’ions atomiques, d’agrégats et de nanoparticules d’or. Les intensités de ces faisceaux, pour 20 kV d’accélération, sont d’une cinquantaine de nA pour les ions atomiques, de plusieurs à dix nA pour les agrégats et autour du nA pour les nanoparticules de 400 atomes d’or. Le diamètre de ces faisceaux quasi parallèles injectés dans l’accélérateur est de l’ordre de 500 µm. Actuellement l’or et le bismuth sont utilisés, mais d’autres métaux comme le gallium, l’étain, l’indium, l’argent peuvent être envisagés.

Sources d’ions R&D

En complément à la plateforme accélératrice, des colonnes ioniques équipées de la source ECR et de la source NAPIS sont disponibles pour tester des développements de sources ou de produire de nouveaux faisceaux. Ces dispositifs sont aussi disponibles pour des analyses et des modifications de matériaux dans le domaine de la basse énergie de quelques keV. Les mêmes ions que ceux précédemment proposés à hautes énergies sont disponibles.

Responsables

Partenariats Equipex

Financement
Scientifique
Scientifique
Scientifique
Scientifique
Scientifique
Scientifique
Industriel

Collaborations

Scientifique
Scientifique
Scientifique
Scientifique
Scientifique
Industrielle
Industrielle
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Andromède pour tous

Andromède délivre des faisceaux atomiques du proton à l’or, les gaz rares He, Ne, Ar, Kr, Xe sont disponibles, des faisceaux moléculaires du plus simple CO, CH4 au C60 et des agrégats métalliques actuellement d’or du dimère à des nanoparticules de 1000 atomes sont aussi accélérés. Les énergies disponibles vont de quelques centaines de keV à plusieurs MeV.

Un aimant d’analyse permet la sélection en masse charge et énergie. Trois lignes disponibles correspondent aux angles de déviation de 90°, 70° pour les ions atomiques et moléculaires légers et 1°29 pour les ions agrégats et nanoparticules.

Sur la ligne à 90° et 70° peuvent être installés des expériences de physique nucléaire (par exemple Stella de l’IPHC), ou des postes d’irradiations pour simuler les effets des rayonnements.

Sur la ligne à 1°29, un spectromètre de masse avec un microscope à émission électronique et protonique permettent une imagerie ionique micrométrique. Cette ligne est ouverte pour des études d’interactions particules-surface, modification de solides, analyse de surface en imagerie ionique.

Science

Dans le domaine des nanotechnologies et des surfaces, Andromède répond au grand besoin d’outils d’analyses de surface à très haute résolution aussi bien en masse qu’en imagerie ionique. L’accès à la caractérisation chimique d’un volume nanométrique est envisagé.

Citoyen

Andromède aura un impact considérable dans le domaine de la santé par les études menées par exemple sur les bactéries et leurs interactions avec les cellules du cerveau aux intestins et ainsi mener à une compréhension des mécanismes néfastes mais parfois bénéfiques de ces interactions.

Recherche

Andromède reste unique en Europe par la large gamme de sondes disponibles et permet à la France de compléter sa panoplie de techniques de nano-caractérisation, d’analyse de surfaces et de simulations pour les matériaux dans les domaines de la chimie, la biologie et l’astrochimie.

Formation

Andromède sera utilisable par les doctorants et post-doctorants aussi bien pour une meilleure compréhension de l’interaction des ions avec la matière et les propriétés de la matière mais également pour le domaine de l’instrumentation de haute résolution.

Économie

L’utilisation d’Andromède par l’industrie permettra de réaliser des analyses dans des domaines très divers comme les matériaux, la santé et l’énergie.

Andromède

  • Institut de Physique Nucléaire d'Orsay (IPN)
    UMR8608 - Unité mixte de recherche
    Université Paris-Sud / CNRS-IN2P3

    Faculté des Sciences d'Orsay - Bâtiment 100A (accueil)
    15 rue Georges Clémenceau
    91406 Orsay cedex
  • +33 1 69 15 74 80

 
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