L’irradiation de la matière conduit usuellement à la formation de défauts, qu’il faut identifier pour apprécier la résistance des matériaux aux rayonnements. L’irradiation peut aussi permettre de façonner la matière, pour la réalisation de multiples applications technologiques.
Les études sous rayonnement permettent également de simuler le vieillissement accéléré des matériaux du nucléaire, de céramiques ou aciers ou des matériaux constitutifs des nouvelles technologies de l’énergie (batteries, membranes, électrolytes, électrodes, cellules photovoltaïques..), afin de prédire la durée de vie des composants.
Les recherches à l’IRAMIS portent plus particulièrement sur les domaines suivants :
- Excitations électroniques et défauts structuraux (CIMAP/MADIR, CIMAP/AMA, CIMAP/ARIA et CIMAP/SIMUL)
- Nanostructuration contrôlée par faisceaux d’ions ou d’électrons (CIMAP/MADIR)
- Effets d’irradiation, corrosion, radiolyse et vieillissement des matériaux (NIMBE/LIONS) et « Défauts, désordre et structuration de la matière » au LSI,
- Relaxation de la matière irradiée : mécanismes fondamentaux de collision, d’endommagement, fragmentation de la matière (CIMAP/AMA et MADIR),
- Verres et matériaux désordonnés – effets d’irradiation dans les verres (LSI, CIMAP)
- Études de corrosions et matériaux du patrimoine (NIMBE/LAPA)
- Nouveaux concepts pour la production et la diffusion de neutrons (LLB/INFRA).
Les instruments d’irradiation
Le NIMBE/LIONS est en charge d’un ensemble de sources d’irradiations (électrons, gamma, source ALIENOR, ACCIR).
Le Laboratoire d’Étude des Éléments Légers (LEEL) dispose d’un accélérateur de particules de type Van de Graaff d’une tension maximale de 3,75 MV, permettant l’analyse de matériaux par réactions nucléaires.
L’installation SIRIUS du Laboratoire des Solides Irradiés est une plateforme d’irradiation avec des électrons de haute énergie constituée d’un accélérateur d’électrons et de deux postes d’irradiation (avec en particulier la possibilité d’effectuer des irradiations à forts courants et à basses températures).
Le CIMAP est implanté auprès du GANIL à Caen, source d’ions lourds multichargés. L’unité est en charge de la plateforme d’accueil CIRIL (Centre de Recherche Interdisciplinaire sur les Ions Lourds).
L’ensemble de ces instruments entrent dans le réseau national d’accélérateurs d’irradiation et d’analyse de molécules et matériaux EMIR&A.
Études environnementales par faisceaux d’ions
Les stations d’irradiation et d’études en ligne à base de faisceaux d’ions de l’IRAMIS sont ouvertes aux communautés nationales et internationales et un certain nombre d’études collaboratives y sont menées pour caractériser des matériaux naturels, tels que des roches volcaniques ou des éléments de comètes (Équipe LEEL du NIMBE).
De façon complémentaire, il est aussi possible d’analyser en laboratoire la réactivité de petites molécules ou d’agrégats sous bombardement ionique, afin de comprendre l’évolution de la matière dans les hautes couches de l’atmosphère ou dans l’espace interstellaire (Équipe AMA et MADIR du CIMAP). (voir également l’axe de recherche du CIMAP : « Matière excitée et défauts« ).