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Univ. Paris-Saclay
HDR : Les faisceaux d’ions : de la physique des plasmas aux applications dans les domaines de l’analyse et de l’irradiation.
Hicham Khodja - SIS2M/LEEL
Mardi 18/12/2012, 14:00
Salle du Conseil 1er étage, CSNSM Bâtiment 108, Campus d’Orsay, 91400 Orsay

Les faisceaux d’ions constituent un outil d’exploration et de sollicitation de la matière sous ses formes les plus diverses, allant des noyaux, molécules, matériaux jusqu’aux organismes vivants. Nous nous sommes ainsi intéressés dans une première phase aux mécanismes d’obtention de faisceaux d’ions multichargés dans des sources d’ions ECR via des études de spectroscopie X haute résolution. Tirant partie du socle conceptuel bien établi de l’interaction ion/matière dans le domaine du MeV/nucléon, Nous avons par la suite développé des applications analytiques s’appuyant sur les faisceaux d’ions de la microsonde nucléaire de Saclay. Une attention particulière aura par exemple été portée aux problématiques de toxicologie, en exploitant au mieux le caractère quantitatif et multi-élémentaire de ces caractérisations. Les sciences et technologies des matériaux bénéficient également d’un apport spécifique des microfaisceaux, avec en particulier une sensibilité isotopique pour certains éléments, ce qui permet de mettre en œuvre des expériences de traçage ou bénéficier des réactions nucléaires induites sur des noyaux légers, donnant ainsi accès à des analyses quantitatives de ces éléments. Associées à un système mimant l’interaction plasma-paroi, ces techniques ont été exploitées pour étudier les mécanismes d’accumulation du deutérium sur les matériaux constituant les composants face au plasma dans le Tokamak Tore Supra.

Un second domaine d’application que nous avons initié a consisté à explorer les effets induits par l’irradiation en utilisant des micro-faisceaux d’ions légers. Nous avons ainsi développé un dispositif orignal d’irradiation avec faisceau extrait, destiné à étudier l’effet de l’irradiation ciblée dans des cellules en culture. Cela a permis de confirmer l’effet bystander, qui traduit l’apparition d’effets délétères dans des cellules non irradiées. Les expériences que nous avons réalisées ont également permis d’en élargir le champ, puisque nous avons mis en évidence un effet d’amplification de la réponse biologique dans toute la population cellulaire.

Nous proposons pour l’avenir de mettre l’accent sur les potentialités et spécificités de ces microfaisceaux, à savoir la sensibilité aux éléments légers et les effets d’irradiation induits présents dans de nombreuses situations telles l’exposition environnementale. La détection des ions légers devrait tirer partie de la transposition des techniques de détection employées en physique nucléaire et augmenter ainsi considérablement sa sensibilité. Une application immédiate consistera à l’utiliser dans le cadre d’études des matériaux pour la fusion, en s’intéressant plus particulièrement aux matériaux à base  tungstène. L’autre domaine que l’on cherchera à développer est de comprendre plus finement les effets d’irradiation dans les solutions, en particulier l’évolution spatio-temporelles des espèces radicalaires crées autour de la trace de l’ion.

Contact : Olivier TACHE

 

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